DE112017001752T5

DE112017001752T5 - Laserbearbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112017001752T5
Application number: DE112017001752.1T
Authority: DE
Inventors: Junji Okuma; Mitsuhiro Nagao; Norihiro Fukuchi; Yasunori Igasaki
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2016-04-01
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2018-12-13
Also published as: KR20180125470A; JP6689646B2; WO2017170553A1; JP2017185506A; CN109070268B; KR102359881B1; US20200298345A1; CN207071747U; TWI715756B; CN109070268A; TW201803673A

Abstract

Laserbearbeitungsvcrrichtung, die konfiguriert ist, um Laserlicht auf ein Objekt zu emittieren, um eine Laserbearbeitung des Objekts durchzuführen, wobei die Laserbearbeitungsvorrichtung umfasst: eine Laserausgabeeinheit, die konfiguriert ist, um das Laserlicht auszugeben; einen räumlichen Lichtmodulator, der konfiguriert ist, um das von der Laserausgabeeinheit ausgegebene Laserlicht zu reflektieren, während das Laserlicht gemäß einem Phasenmuster moduliert wird; und eine Objektivlinse, die konfiguriert ist, um das Laserlicht von dem räumlichen Lichtmodulator in Richtung des Objekts zu konvergieren, wobei der räumliche Lichtmodulator eine Eintrittsfläche, an der das Laserlicht eintritt, eine Reflexionsfläche, die das von der Eintrittsfläche eintretende Laserlicht in Richtung der Eintrittsfläche reflektiert, und eine Modulationsschicht, die zwischen der Eintrittsfläche und der reflektierenden Fläche angeordnet und konfiguriert ist, um das Phasenmuster zur Modulation des Laserlichts anzuzeigen, umfasst, und ein dielektrischer Mehrschichtfilm mit einem Bereich mit hohem Reflexionsvermögen in mehreren nicht zusammenhängenden Wellenlängenbändern auf der Reflexionsfläche ausgebildet ist.

Description

Technisches Gebiet
Ein Effekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Laserbearbeitungsvorrichtung.
Stand der Technik
Patentliteratur 1 beschreibt eine Laserbearbeitungsvorrichtung mit einem Haltemechanismus, der konfiguriert ist, um ein Werkstück zu halten, und einem Laserbestrahlungsmechanismus, der ausgebildet ist, um das durch den Haltemechanismus gehaltene Werkstück mit Laserlicht zu bestrahlen. In dem Laserbestrahlungsmechanismus der Laserbearbeitungsvorrichtung sind Komponenten, die auf einem optischen Pfad des Laserlichts von einem Laseroszillator zu einer Sammellinse angeordnet sind, in einem Gehäuse angeordnet, und das Gehäuse ist an einem Wandabschnitt befestigt, der auf einer Basis der Laserbearbeitungsvorrichtung aufgerichtet ist.
Situationsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Japanisches Patent Nr. 5456510
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In der zuvor beschriebenen Laserbearbeitungsvorrichtung kann eine Wellenlänge des zur Bearbeitung geeigneten Laserlichts in Abhängigkeit von Spezifikationen des zu bearbeitenden Objekts, den Bearbeitungsbedingungen und der dergleichen variieren.
Es ist eine Aufgabe eines Aspekts der vorliegenden Erfindung eine Laserbearbeitungsvorrichtung bereitzustellen, die an eine Vielzahl von Wellenlängenbändern anpassbar ist.
Lösung des Problems
Eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung, die konfiguriert ist, um Laserlicht auf ein Objekt zu emittieren, um eine Laserbearbeitung des Objekts durchzuführen, wobei die Laserbearbeitungsvorrichtung umfasst: eine Laserausgabeeinheit, die konfiguriert ist, um das Laserlicht auszugeben; einen räumlichen Lichtmodulator, der konfiguriert ist, um das von der Laserausgabeeinheit ausgegebene Laserlicht zu reflektieren, während das Laserlicht gemäß einem Phasenmuster moduliert wird; und eine Objektivlinse, die konfiguriert ist, um das Laserlicht von dem räumlichen Lichtmodulator in Richtung des Objekts zu konvergieren, wobei der räumliche Lichtmodulator eine Eintrittsfläche, an der das Laserlicht eintritt, eine Reflexionsfläche, die das von der Eintrittsfläche eintretende Laserlicht in Richtung der Eintrittsfläche reflektiert, und eine Modulationsschicht, die zwischen der Eintrittsfläche und der reflektierenden Fläche angeordnet und konfiguriert ist, um das Phasenmuster zur Modulation des Laserlichts anzuzeigen, umfasst, und ein dielektrischer Mehrschichtfilm mit einem Bereich mit hohem Reflexionsvermögen in mehreren nicht zusammenhängenden Wellenlängenbändern auf der Reflexionsfläche ausgebildet ist.
In der Laserbearbeitungsvorrichtung wird das Laserlicht gemäß dem Phasenmuster des räumlichen Lichtmodulators moduliert und anschließend durch die Objektivlinse in Richtung des Objekts konvergiert. Der räumliche Lichtmodulator umfasst die Eintrittsfläche, an der das Licht eintritt, die Reflexionsfläche, die konfiguriert ist, um das von der Eintrittsfläche eingetretene Laserlicht zu reflektieren, und die Modulationsschicht, die zwischen der Eintrittsfläche und der Reflexionsfläche angeordnet ist. Das Laserlicht wird gemäß dem Phasenmuster moduliert, wenn es von der Eintrittsfläche eintritt und die Modulationsschicht durchläuft. Zudem wird das Laserlicht auch dann moduliert, wenn es von der Reflexionsfläche reflektiert wird und dann erneut die Modulationsschicht durchläuft und von dem räumlichen Lichtmodulator emittiert wird. Hier ist auf der Reflexionsfläche der dielektrische Mehrschichtfilm ausgebildet, der den Bereich mit hohem Reflexionsvermögen in der Vielzahl von Wellenlängenbändern aufweist, die nicht aneinander angrenzen. Daher ist es mit dem räumlichen Lichtmodulator möglich, das Lichtlicht zu modulieren, während ein Verlust des Laserlichts der Vielzahl von Wellenlängenbändern auf der Reflexionsfläche verringert wird. Dementsprechend kann die Laserbearbeitungsvorrichtung an die Vielzahl von Wellenlängenbändern angepasst werden.
Eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ferner eine Musterhalteeinheit umfassen, die ein Verzerrungskorrekturmuster als das Phasenmuster zur Korrektur einer Verzerrung enthält, die auf eine Wellenfront des Laserlichts in Abhängigkeit von der Ebenheit der Reflexionsfläche übertragen wird, wobei die Musterhalteeinheit das Verzerrungskorrekturmuster enthält, das für jedes der Wellenlängenbänder verschieden ist. Im Allgemeinen weist die Reflexionsfläche des räumlichen Lichtmodulators eine vorbestimmte Ebenheit für jeden räumlichen Lichtmodulator auf. Um jedoch die Verzerrung zu korrigieren, die auf die Wellenfront des Laserlichts in Abhängigkeit von der Ebenheit übertragen wird, ist ein Phasenmodulationswert erforderlich, der sich je nach Wellenlänge unterscheidet. Wenn somit, wie in diesem Fall, ein für jedes der Wellenlängenbänder unterschiedliches Verzerrungskorrekturmuster enthalten ist, kann die Laserbearbeitungsvorrichtung einfach und zuverlässig an die Vielzahl von Wellenlängenbändern angepasst werden.
Eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ferner eine Tabellenaufbewahrungseinheit umfassen, die konfiguriert ist, um eine Tabelle, in der ein Leuchtdichtewert eines Bildsignals zur Anzeige des Phasenmusters auf der Modulationsschicht und ein Phasenmodulationswert des Phasenmusters miteinander verknüpft sind, zu enthalten, wobei die Tabellenaufbewahrungseinheit die Tabelle enthält, die für jedes der Wellenlängenbänder unterschiedlich ist. Hierbei wird für das Laserlicht einer bestimmten Wellenlänge eine Tabelle erstellt, in der die Leuchtdichtewerte mit beispielsweise 256 Abstufungen des Bildsignals den Phasenmodulationswerten für eine Wellenlänge (2π) zugeordnet werden (verknüpft werden), wodurch das Phasenmodulationsmuster, das für die Wellenlänge geeignet ist, auf einfache Weise auf der Modulationsschicht angezeigt werden kann.
Wenn jedoch die gleiche Tabelle für das Laserlicht verwendet wird, das eine kürzere Wellenlänge als die Wellenlänge aufweist, werden Leuchtdichtewerte mit kleineren Abstufungen für die Phasenmodulationswerte für eine einzelne Wellenlänge verwendet, so dass die Reproduzierbarkeit der Wellenfront nach der Modulation abnimmt. Um den entgegenzuwirken, wird in diesem Fall die Tabelle für jedes der Wellenlängenbänder unterschiedlich gehalten. Aus diesem Grund ist es möglich, eine Tabelle zu verwenden, die für jedes Wellenlängenband geeignet ist, wodurch eine Verschlechterung der Reproduzierbarkeit der Wellenfront unterdrückt werden kann.
Gemäß der Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Antireflexionsfilm mit einem hohen Transmissionsvermögen in der Vielzahl von Wellenlängenbändern auf der Eintrittsfläche ausgebildet. In diesem Fall kann der Verlust des Laserlichts weiter verringert werden und die Laserbearbeitungsvorrichtung zuverlässig auf die Vielzahl von Wellenlängenbändern angepasst werden.
In der Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Vielzahl von Wellenlängenbändern ein erstes Wellenlängenband von größer als oder gleich 500 nm und kleiner oder gleich 550 nm und ein zweites Wellenlängenband von größer als oder gleich 1000 m und kleiner als oder gleich 1150 nm umfassen. Alternativ kann in der Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung die Vielzahl von Wellenlängenbändern ein drittes Wellenlängenband von größer als oder gleich 1300 nm und kleiner als oder gleich 1400 nm umfassen. In diesen Fällen ist die Laserbearbeitungsvorrichtung auf jedes Wellenlängenband anpassbar. Es soll beachtet werden, dass das Laserlicht des ersten Wellenlängenbands für eine Laserbearbeitung mit interner Absorption auf einem Substrat aus beispielsweise Saphire geeignet ist. Darüber hinaus ist das Laserlicht von sowohl dem zweiten Längenband als auch dem dritten Wellenlängenband für die Laserbearbeitung mit interner Absorption für ein Substrat aus beispielsweise Silizium geeignet.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Laserbearbeitungsvorrichtung bereitgestellt werden, die eine Vielzahl von Wellenlängenbändern anpassbar ist.
Figurenliste

1 zeigt ein schematisches Konfigurationsdiagramm der Laserbearbeitungsvorrichtung, die zur Bildung eines modifizierten Bereichs verwendet wird.
2 zeigt eine Draufsicht eines zu bearbeitenden Objekts, für das der modifizierte Bereich gebildet wird.
3 zeigt eine Schnittansicht des zu bearbeitenden Objekts entlang der Linie III-III der 2.
4 zeigt eine Draufsicht des zu bearbeitenden Objekts nach der Laserbearbeitung.
5 zeigt eine Schnittansicht des zu bearbeitenden Objekts entlang der Linie V-V der 4.
6 zeigt eine Schnittansicht des zu bearbeitenden Objekts entlang der Linie VI-VI der 4.
7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
8 zeigt eine perspektivische Ansicht eines zu bearbeitenden Objekts, das an einem Auflagetisch der Laserbearbeitungsvorrichtung der 7 befestigt ist.
9 zeigt eine Schnittansicht einer Laserausgabeeinheit entlang der ZX Ebene der 7.
10 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils der Laserausgabeeinheit und einer Laserkonvergenzeinheit in der Laserbearbeitungsvorrichtung der 7.
11 zeigt eine Schnittansicht der Laserkonvergenzeinheit entlang der XY Ebene der 7.
12 zeigt eine Schnittansicht der Laserkonvergenzeinheit entlang der Linie XII-XII der 11.
13 zeigt eine Schnittansicht der Laserkonvergenzeinheit entlang der Linie XIII-XIII der 12.
14 zeigt ein Diagramm, das eine optische Anordnungsbeziehung zwischen einem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator, einer 4f-Linseneinheit und einer Konvergenzlinseneinheit in der Laserkonvergenzeinheit der 11 darstellt.
15 zeigt eine Teilquerschnittsansicht eines reflektierenden räumlichen Lichtmodulators in der Laserbearbeitungsvorrichtung der 7.
16(a) und 16(b) zeigen jeweils ein Diagramm, das eine Reflexionskennlinie eines Reflexionsfilms der 15 darstellt, und ein Diagramm, das eine Transmissionskennlinie eines Antireflexionsfilms, der auf einer Vorderfläche eines transparenten Substrats vorgesehen ist, darstellt.
17(a) und 17(b) zeigen ein Diagramm, das die Verzerrung einer Vorderfläche einer Pixelelektrode der 15 darstellt.
18(a) und 18(b) zeigen ein Diagramm, das ein Verzerrungskorrekturmuster darstellt, das auf einer Flüssigkristallschicht der 15 angezeigt ist.
19a) und 19(b) zeigen ein Diagramm, das eine Tabelle darstellt, in der ein Leuchtdichtewert eines Bildsignals und ein Phasenmodulationswert miteinander verknüpft sind.
20(a) und 20(b) zeigen jeweils ein Diagramm, das eine Tabelle darstellt, in der ein Leuchtdichtewert eines Bildsignals und ein Phasenmodulationswert miteinander verknüpft sind.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Nachfolgenden wird eine Ausführungsform gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. In den Zeichnungen sind die gleichen Elemente oder sich entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und es wird auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet.
In einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform konvergiert Laserlicht auf einem zu bearbeitenden Objekt, um einen modifizierten Bereich innerhalb des zu bearbeitenden Objekts entlang einer Schneidlinie zu bilden. Daher wird zuerst die Bildung des modifizierten Bereichs unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, umfasst eine Laserbearbeitungsvorrichtung 100 eine Laserlichtquelle 101, die konfiguriert ist, um zu bewirken, dass das Laserlicht L pulsierend oszilliert, einen dichroitischen Spiel 103, der so angeordnet ist, dass er eine Richtung der optischen Achse (optischer Pfad) des Laserlichts L um 90° ändert, und eine Sammellinse 105, die konfiguriert ist, um das Laserlicht L zu konvergieren. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 100 umfasst ferner einen Auflagetisch 107, der konfiguriert ist, um ein zu bearbeitendes Objekt 1 zu halten, das ein Objekt ist, auf dem das durch die Sammellinse 105 konvergierte Laserlicht L emittiert wird, eine Stufe 111, die einen Bewegungsmechanismus bildet, der konfiguriert ist, um den Auflagetisch 107 zu bewegen, eine Laserlichtquellensteuerung 102, die konfiguriert ist, um die Laserlichtquelle 101 zu steuern, um die Ausgabe, die Pulsbreite, die Pulswellenform und dergleichen des Laserlichts L einzustellen, und eine Stufensteuerung 115, die konfiguriert ist, um die Bewegung der Stufe 111 zu steuern.
In der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 ändert das von der Laserlichtquelle 101 emittierte Laserlicht L die Richtung seiner optischen Achse um 90° durch Verwendung des dichroitischen Spiegels 103 und konvergiert dann durch die Sammellinse 105 in dem zu bearbeitenden Objekt 1, das auf dem Auflagetisch 107 montiert ist. Zur gleichen Zeit wird die Stufe 111 bewegt, so dass sich das zu bearbeitende Objekt 1 mit Bezug auf das Laserlicht L entlang einer Schneidlinie 5 bewegt. Somit bildet sich entlang der Schneidlinie 5 in dem zu bearbeitenden Objekt 1 ein modifizierter Bereich. Während die Stufe 111 dabei durch relative Bewegung des Laserlichts L bewegt wird, kann die Sammellinse 105 stattdessen oder zusammen damit bewegt werden.
Als das zu bearbeitende Objekt 1 wird ein planares Element (beispielsweise ein Substrat oder ein Wafer) verwendet, das beispielsweise Halbleitersubstrate aus Halbleitermaterialien und piezoelektrische Substrate aus piezoelektrischen Materialien umfasst. Wie in 2 gezeigt, wird in dem zu bearbeitenden Objekt 1 die Schneidlinie 5 zum Schneiden des bearbeitenden Objekts 1 festgelegt. Die Schneidlinie 5 ist eine virtuelle Linie, die gerade verläuft. In einem Fall, in dem ein modifizierter Bereich in dem zu bearbeitenden Objekt 1 gebildet wird, wird das Laserlicht L relativ entlang der Schneidlinie 5 (d. h., in Richtung des Pfeils A in 2) bewegt, während ein Konvergenzpunkt (Konvergenzposition) P innerhalb des zu bearbeitenden Objekts 1 festgelegt wird, wie in 3 gezeigt. Auf diese Weise wird ein modifizierter Bereich 7 in dem zu bearbeitenden Objekt 1 entlang der Schneidlinie 5, wie in 4, 5 und 6 gezeigt, gebildet, und der modifizierte Bereich 7, der entlang der Schneidlinie 5 ausgebildet ist, wird zu einem Schneidanfangsbereich 8. Die Schneidlinie 5 entspricht einer Bestrahlungsplanlinie.
Der Konvergenzpunkt P ist eine Position, in der das Laserlicht L konvergiert. Die Schneidlinie 5 kann gekrümmt anstatt gerade ausgebildet sein, eine Dreidimensionale, die diese kombiniert, oder eine, die durch die durch die Koordinaten spezifiziert ist, sein. Die Schneidlinie 5 kann eine Linie sein, die tatsächlich auf einer Vorderfläche 3 des bearbeitenden Objekts 1 gezeichnet ist, oder auf eine virtuelle Linie beschränkt sein. Der modifizierte Bereich 7 kann entweder durchgehend oder unterbrochen ausgebildet sein. Der modifizierte Bereich 7 kann entweder in Reihen oder Punkten vorgesehen sein, und muss nur so ausgebildet sein, dass es sich zumindest in dem zu bearbeitenden Objekt 1 auf der Vorderfläche 3 oder auf einer Rückfläche befindet. Als Anfangspunkt kann ein Riss in dem modifizierten Bereich 7 ausgebildet sein, und der Riss und der modifizierte Bereich 7 können an einer Außenfläche (der Vorfläche 3, der Rückfläche oder einer Außenumfangsfläche) des zu bearbeitenden Objekts 1 freiliegen. Eine Laserlichteintrittsfläche zur Bildung des modifizierten Bereichs 7 ist nicht auf die Vorderfläche 3 des zu bearbeitenden Objekts 1 beschränkt, sondern kann die Rückfläche des zu bearbeitenden Objekts 1 sein.
Im Übrigen wird in einem Fall, in dem der modifizierte Bereich 7 in dem zu bearbeitenden Objekt 1 gebildet ist, das Laserlicht L durch das zu bearbeitende Objekt 1 übertragen und insbesondere in der Nähe des Konvergenzpunkts P, der sich im zu bearbeitenden Objekt 1 befindet, absorbiert. Somit bildet sich der modifizierte Bereich 7 in dem zu bearbeitenden Objekt 1 (d. h., Laserbearbeitung vom internen Absorptionstyp). In diesem Fall absorbiert die Vorderfläche 3 des zu bearbeitenden Objekts 1 kaum das Laserlicht L und schmilzt somit nicht. Andererseits wird in einem Fall, in dem der modifizierte Bereich 7 auf der Vorderfläche 3 oder der Rückfläche des zu bearbeitenden Objekts 1 gebildet wird, das Laserlicht L insbesondere in der Nähe des Konvergenzpunkts P, der sich auf der Vorderfläche 3 und der Rückfläche befindet, absorbiert, wodurch sich Beseitigungsabschnitte, wie beispielsweise Löcher und Nuten, bilden (Laserbearbeitung vom Oberflächenabsorptionstyp), indem diese auf der Vorderfläche 3 oder der Rückfläche geschmolzen und von dieser entfernt werden.
Der modifizierte Bereich 7 ist ein Bereich, in dem sich die Dichte, der Brechungsindex, die mechanische Festigkeit und andere physikalische Eigenschaften von den Umgebungsbereichen unterscheiden. Beispiele des modifizierten Bereichs 7 umfassen einen geschmolzenen bearbeitenden Bereich (d. h., dass sich wenigstens ein Bereich wieder verfestigt hat, nachdem der einmal geschmolzen wurde, ein Bereich im geschmolzenen Zustand und ein Bereich im Prozess der Wiederverfestigung aus dem geschmolzenen Zustand), einen Rissbereich, einen dielektrischen Durchbruchsbereich, einen Brechungsindexänderungsbereich und einen Mischbereich davon. Weitere Beispiele des modifizierten Bereichs 7 umfassen einen Bereich, in dem die Dichte des modifizierten Bereichs 7 verglichen mit der Dichte eines nicht modifizierten Bereichs in einem Material des zu bearbeitenden Objekts 1 verändert ist, und einen Bereich, der mit einem Gitterdefekt ausgebildet ist. In einem Fall, in dem das Material des zu bearbeitenden Objekts 1 ein Einkristall-Silizium ist, kann der modifizierte Beriech 7 auch als ein Bereich mit hoher Versetzungsdichte bezeichnet werden.
Der geschmolzene bearbeitete Bereich, der Brechungsindex veränderte Bereich, der Bereich, in dem die Dichte des modifizierten Bereichs 7 verglichen mit der Dichte des nicht modifizierten Bereichs verändert ist, und der Bereich, der mit dem Gittereffekt ausgebildet ist, können ferner den Riss (Rissbildung oder Mikroriss) darin oder einer Grenzfläche zwischen dem modifizierten Bereich 7 und dem nicht modifizierten Bereich enthalten. Der eingebrachte Riss kann über die gesamte Fläche des modifizierten Bereichs 7 oder über nur einen Teil oder eine Vielzahl von Teilen davon ausgebildet sein. Das zu bearbeitende Objekt 1 umfasst ein Substrat aus einem kristallinen Material, das eine Kristallstruktur aufweist. Beispielsweise umfasst das zu bearbeitende Objekt 1 ein Substrat, das aus Galliumnitrid (GaN) und/oder Silizium (Si) und/oder Siliziumcarbid (SiC) und/oder LiTaO₃ und/oder Saphir (Al₂O₃) gebildet ist. Mit anderen Worten umfasst das zu bearbeitende Objekt 1 beispielsweise ein Galliumnitridsubstrat, ein Siliziumsubstrat, ein SiC Substrat, ein LiTaO₃ Substrat oder ein Saphirsubstrat. Das kristalline Material kann entweder ein anisotroper Kristall oder ein isotroper Kristall sein. Darüber hinaus kann das zu bearbeitende Objekt 1 ein Substrat aus einem nicht-kristallinen Material, das eine nicht-kristalline Struktur (amorphe Struktur) aufweist, umfassen, und kann beispielsweise ein Glassubstrat sein.
Gemäß der Ausführungsform kann der modifizierte Bereich durch Bilden mehrerer modifizierter Stellen (Bearbeitungsspuren) entlang der Schneidlinie 5 gebildet werden. In diesem Fall sammeln sich die mehreren modifizierten Stellen an und werden zum modifizierten Bereich 7. Jede modifizierte Stelle ist ein modifizierter Abschnitt, der durch einen Schuss eines Pulses des gepulsten Laserlichts gebildet wird (d. h., Laserbestrahlung eines Pulses: Laserschuss). Beispiele der modifizierten Stellen umfassen Rissstellen, geschmolzene bearbeitete Stellen, Brechungsindexänderungsstellen oder eine Mischung aus wenigstens einer daraus etc. Hinsichtlich der modifizierten Stellen kann ihre Größe und eine Länge der erzeugten Risse in geeigneter Weise unter Berücksichtigung der erforderlichen Schneidegenauigkeit, der erforderlichen Ebenheit einer Schnittfläche, einer Dicke, einer Art, einer Kristallausrichtung des zu bearbeitenden Objekts 1 und dergleichen gesteuert werden. Ferner kann gemäß der Ausführungsform die modifizierte Stelle als der modifizierte Bereich 7 entlang der Schneidelinie 5 gebildet werden.
[Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der Ausführungsformen]
Im Nachfolgenden wird die Laserbearbeitung gemäß den Ausführungsformen beschreiben. In der nachfolgenden Beschreibung sind die Richtungen, die in der Horizontalebene orthogonal sind, als die X-Achsenrichtung und die Y-Achsenrichtung definiert und die Vertikalrichtung ist als die Z-Achsenrichtung definiert.
[Gesamtaufbau der Laserbearbeitungsvorrichtung]
Wie in 7 gezeigt, umfasst eine Laserbearbeitungsvorrichtung 200 einen Vorrichtungsrahmen 210, einen ersten Bewegungsmechanismus (Bewegungsmechanismus) 220, einen Auflagetisch 230 und einen zweiten Bewegungsmechanismus 240. Ferner umfasst die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 eine Laserausgabeeinheit 300, eine Laserkonvergenzeinheit 400 und eine Steuerung 500.
Der erste Bewegungsmechanismus 220 ist an dem Vorrichtungsrahmen 210 befestigt. Der erste Bewegungsmechanismus 220 umfasst eine erste Schieneneinheit 221, eine zweite Schieneneinheit 222 und eine bewegbare Basis 223. Die erste Schieneneinheit 221 ist in dem Vorrichtungsrahmen 210 befestigt. Die erste Schieneneinheit 221 ist mit einem Paar Schienen 221a, 221b, die sich entlang der Y-Achsenrichtung erstrecken, ausgebildet. Die zweite Schieneneinheit 222 ist an dem Paar Schienen 221a und 221b der ersten Schieneneinheit 221 derart befestigt, dass sie entlang der Y-Achsenrichtung bewegbar ist. Die zweite Schieneneinheit 222 ist mit einem Paar Schienen 222a und 222b, die sich entlang der X-Achsenrichtung erstrecken, ausgebildet. Die bewegbare Basis 223 ist an dem Paar von Schienen 222a und 222b der zweiten Schieneneinheit 222 derart befestigt, dass sie entlang der X-Achsenrichtung bewegbar ist. Die bewegbare Basis 223 ist um eine Achse parallel zu der Z-Achsenrichtung als die Mitte drehbar.
Der Auflagetisch 230 ist an der bewegbaren Basis 223 befestigt. Der Auflagetisch 230 hält das zu bearbeitende Objekt. Das zu bearbeitende Objekt 1 umfasst eine Vielzahl von Funktionsvorrichtungen (eine Lichtempfangsvorrichtung wie eine Fotodiode, eine Licht emittierende Vorrichtung wie eine Laserdiode, eine Schaltungsvorrichtung, die als ein Schaltkreis ausgebildet ist, oder Ähnliches), die in einer Matrixform auf der Vorderflächenseite eines Substrats aus einem Halbleitermaterial, wie Silizium, gebildet ist. Wenn das zu bearbeitende Objekt 1 auf dem Auflagetisch 230 gehalten wird, wie in 8 gezeigt, ist auf einem Film 12, der über einen ringförmigen Rahmen 11 gespannt ist, beispielsweise eine Vorderfläche 1a des zu bearbeitenden Objekts 1 (eine Fläche der Vielzahl von Funktionsvorrichtungen) aufgeklebt. Der Auflagetisch 230 hält den Rahmen 11 mit einer Klammer und saugt den Film 12 mit einem Vakuumspanntisch an, um das zu bearbeitende Objekt 1 zu halten. Auf dem Auflagetisch 230 sind eine Vielzahl von Schneidlinien 5a parallel zueinander und eine Vielzahl von Schneidlinien 5a parallel zueinander in einem Gittermuster derart angeordnet, dass sie zwischen benachbarten Funktionsvorrichtung auf dem zu bearbeitenden Objekt 1 vorbeiführen.
Wie in 7 gezeigt, wird der Auflagetisch 230 durch Betätigung der zweiten Schieneneinheit 222 in dem ersten Bewegungsmechanismus 220 entlang der Y-Achsenrichtung bewegt. Zudem wird durch Betätigung der bewegbaren Basis 223 in dem ersten Bewegungsmechanismus 220 der Auflagetisch 230 in Richtung der X-Achsenrichtung bewegt. Ferner wird der Auflagetisch 230 durch Betätigung der bewegbaren Basis 223 in dem ersten Bewegungsmechanismus 220 um die Achse parallel zu der X-Achsenrichtung als die Mitte gedreht. Wie zuvor beschrieben, ist der Auflagetisch 230 an dem Vorrichtungsrahmen 210 befestigt, so dass er entlang der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung bewegbar und um die Achse parallel zu der Z-Achsenrichtung als die Mitte drehbar ist.
Die Laserausgabeeinheit 300 ist an dem Vorrichtungsrahmen 210 befestigt. Die Laserkonvergenzeinheit 400 ist an dem Vorrichtungsrahmen 210 über den zweiten Bewegungsmechanismus 240 befestigt. Die Laserkonvergenzeinheit 400 wird durch Betätigung des zweiten Bewegungsmechanismus 240 entlang der Z-Achsenrichtung bewegt. Wie zuvor beschrieben, ist die Laserkonvergenzeinheit 400 derart an dem Vorrichtungsrahmen 210 befestigt, dass sie mit Bezug auf die Laserausgabeeinheit 300 entlang der Z-Achsenrichtung bewegbar ist.
Die Steuerung 500 umfasst eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Direktzugriffspeicher (RAM) und dergleichen. Die Steuerung 500 steuert den Betrieb jeder Einheit der Laserbearbeitungsvorrichtung 200.
Beispielsweise wird in der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 ein modifizierter Bereich im zu bearbeitenden Objekt 1 entlang jeder der Schneidlinien 5a und 5b (siehe 8) wie folgt gebildet.
Zuerst wird das zu bearbeitende Objekt 1 auf dem Auflagetisch 230 derart gehalten, dass eine Rückfläche 1b (siehe 8) des zu bearbeitenden Objekts 1 die Laserlichteintrittsfläche wird, und jede der Schneidlinien 5a des zu bearbeitenden Objekts 1 wird in einer Richtung parallel zu der X-Achsenrichtung ausgerichtet. Folglich wird die Laserkonvergenzeinheit 400 derart durch den zweiten Bewegungsmechanismus 240 bewegt, dass sich der Konvergenzpunkt des Laserlichts L um einen vorbestimmten Abstand innerhalb des zu bearbeitenden Objekts an einer Position entfernt von der Laserlichteintrittsfläche des zu bearbeitenden Objekts 1 befindet. Anschließend wird, während ein konstanter Abstand zwischen der Laserlichteintrittsfläche des zu bearbeitenden Objekts 1 und dem Konvergenzpunkt des Laserlichts L aufrechterhalten wird, der Konvergenzpunkt des Laserlichts L relativ entlang jeder Schneidlinie 5a bewegt. Auf diese Weise wird der modifizierte Bereich innerhalb des zu bearbeitenden Objekts 1 entlang jeder Schneidlinie 5a gebildet.
Wenn die Bildung des modifizierten Bereichs entlang jeder Schneidlinie 5a abgeschlossen ist, wird der Auflagetisch 230 durch den ersten Bewegungsmechanismus 220 bewegt, und jede der Schneidlinien 5b des zu bearbeitenden Objekts 1 wird in der Richtung parallel zu der X-Achsenrichtung ausgerichtet. Anschließend wird die Laserkonvergenzeinheit 400 durch den zweiten Bewegungsmechanismus 240 derart bewegt, dass sich der Konvergenzpunkt des Laserlichts L um einen vorbestimmten Abstand innerhalb des zu bearbeitenden Objekts 1 an einer beabstandeten Position zur Laserlichteintrittsfläche des zu bearbeitenden Objekts 1 befindet. Anschließend wird, während ein konstanter Abstand zwischen der Laserlichteintrittsfläche des zu bearbeitenden Objekts 1 und dem Konvergenzpunkt des Laserlichts L aufrechterhalten wird, der Konvergenzpunkt des Laserlichts L relativ entlang jeder Schneidlinie 5b bewegt. Auf diese Weise wird der modifizierte Bereich innerhalb des zu bearbeitenden Objekts 1 jeder Schneidlinie 5b gebildet.
Wie zuvor beschrieben, ist in der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 die Richtung parallel zu der X-Achsenrichtung eine Bearbeitungsrichtung (Abtastrichtung des Laserlichts L). Es sollte beachte werden, dass die relative Bewegung des Konvergenzpunkts des Laserlichts L entlang jeder Schneidlinie 5a und die relative Bewegung des Konvergenzpunkts des Laserlichts L entlang jeder Schneidlinie 5b durch die Bewegung des Auflagetischs 230 entlang der X-Achsenrichtung durch den ersten Bewegungsmechanismus 220 durchgeführt wird. Zudem werden die relative Bewegung des Konvergenzpunkts des Laserlichts L zwischen den Schneidlinien 5a und die relative Bewegung des Konvergenzpunkts des Laserlichts L zwischen den Schneidlinien 5b durch die Bewegung des Auflagetischs 230 entlang der Y-Achsenrichtung durch den ersten Bewegungsmechanismus 220 durchgeführt.
Wie in 9 gezeigt, umfasst die Laserausgabeeinheit 300 eine Montagebasis 301, eine Abdeckung 302 und mehrere Spiegel 303 und 304. Ferner umfasst die Laserausgabeeinheit 300 einen Laseroszillator 310, einen Shutter 320, eine λ/2 Wellenplatteneinheit 330, eine Polarisationsplatteneinheit 340, einen Strahlaufweiter 350 und eine Spiegeleinheit 360.
Die Montagebasis 301 hält die mehreren Spiegel 303 und 304, den Laseroszillator 310, den Shutter 320, die λ/2 Wellenplatteneinheit 330, die Polarisationsplatteneinheit 340, den Strahlaufweiter 350 und die Spiegeleinheit 360. Die mehreren Spiegel 303 und 304, der Laseroszillator 310, der Shutter 320, die λ/2 Wellenplatteneinheit 330, die Polarisationsplatteneinheit 340, der Strahlaufweiter 350 und die Spiegeleinheit 360 sind an einer Hauptfläche 301a der Montagebasis 301 befestigt. Die Montagebasis 301 ist ein ebenes Element und mit Bezug auf den Vorrichtungsrahmen 210 abnehmbar (siehe 7). Die Laserausgabeeinheit 300 ist an dem Vorrichtungsrahmen 210 über die Montagebasis 301 befestigt. Das heißt, die Laserausgabeeinheit 300 ist mit Bezug auf den Vorrichtungsrahmen 210 abnehmbar.
Die Abdeckung 302 bedeckt die mehreren Spiegel 303 und 304, den Laseroszillator 310, den Shutter 320, die λ/2 Wellenplatteneinheit 330, die Polarisationsplatteneinheit 340, den Strahlaufweiter 350 und die Spiegeleinheit 360 auf der Hauptfläche 301a der Montagebasis 301. Die Abdeckung 302 ist mit Bezug auf die Montagebasis 301 abnehmbar.
Der Laseroszillator 310 oszilliert linear polarisiertes Laserlicht L in pulsierender Weise entlang der X-Achsenrichtung. Die Wellenlänge des Laserlichts L, das von dem Laseroszillator 310 emittiert wird, ist in einem beliebigen der Wellenlängenbänder von 500 nm bis 550 nm, von 1000 nm bis 1150 nm oder von 1300 nm bis 1400 nm enthalten. Das Laserlicht L in dem Wellenlängenband von 500 nm bis 550 nm ist für eine Laserbearbeitung vom internen Absorptionstyp auf einem Substrat, das beispielsweise aus Saphir hergestellt ist, geeignet. Das Laserlicht L in jedem der Wellenlängenbänder von 1000 nm bis 1150 nm und von 1300 nm bis 1400 nm ist zur Laserbearbeitung vom internen Absorptionstyp für ein Substrat, das beispielsweise aus Silizium gebildet ist, geeignet. Die Polarisationsrichtung des Laserlichts L, das von dem Laseroszillator 310 emittiert wird, ist beispielsweise eine Richtung parallel zu der Y-Achsenrichtung. Das Laserlicht L, das von dem Laseroszillator 310 emittiert wird, wird durch den Spiegel 303 reflektiert und tritt in den Shutter 320 entlang der Y-Achsenrichtung ein.
In dem Laseroszillator 310 wird die Ausgabe des Laserlichts L wie folgt EIN/AUS geschaltet. In einem Fall, in dem der Laseroszillator 310 einen Festkörperlaser enthält, wird ein Q Schalter (akustooptischer Modulator (AOM) elektrooptischer Modulator (EOM) oder dergleichen), der in einem Resonator vorgesehen ist, EIN/AUS geschaltet, wodurch die Ausgabe des Laserlichts L mit hoher Geschwindigkeit EIN/AUS geschaltet wird. In einem Fall, in dem der Laseroszillator 310 einen Faserlaser umfasst, wir die Ausgabe eines Halbleiterlaser, der einen Seedlaser und einen Verstärker (Anregungs)-Laser bildet, EIN/AUS geschaltet, wodurch die Ausgabe des Laserlichts L mit hoher Geschwindigkeit EIN/AUS geschaltet wird. In einem Fall, in dem der Laseroszillator 310 eine externe Modulationsvorrichtung verwendet, wird die externe Modulationsvorrichtung (AOM, EOM oder dergleichen) die außerhalb des Resonators vorgesehen ist EIN/AUS geschaltet, wodurch die Ausgabe des Laserlichts L mit hoher Geschwindigkeit EIN/AUS geschaltet wird.
Der Shutter 320 öffnet und schließt den optischen Pfad des Laserlichts L durch einen mechanischen Mechanismus. Das EIN/AUS Schalten der Ausgabe des Laserlichts L von der Laserausgabeeinheit 300 wird durch das EIN/AUS Schalten der Ausgabe des Laserlichts L in dem Laseroszillator 310, wie zuvor beschrieben, durchgeführt und der Shutter 320 vorgesehen, wodurch verhindert wird, dass das Laserlicht L unerwartet von beispielsweise der Laserausgabeeinheit 300 emittiert wird. Das Laserlicht L, das den Shutter 320 durchlaufen hat, wird durch den Spiegel 304 reflektiert und tritt der Reihe nach in die λ/2 Wellenplatteneinheit 330 und die Polarisationsplatteneinheit 340 entlang der X-Achsenrichtung ein.
Die λ/2 Wellenplatteneinheit 330 und die Polarisationsplatteneinheit 340 dienen als eine Ausgabeeinstelleinheit, die konfiguriert ist, um die Ausgabe (Lichtintensität) des Laserlichts L einzustellen. Darüber hinaus dient sowohl die λ/2 Wellenplatteneinheit 330 als auch die Polarisationsplatteneinheit 340 als die Polarisationsrichtungseinstelleinheit, die konfiguriert ist um die Polarisationsrichtung des Laserlichts L einzustellen. Das Laserlicht L, das der Reihe nach die λ/2 Wellenplatteneinheit 330 und die Polarisationsplatteneinheit 340 durchlaufen hat, tritt in den Strahlaufweiter 350 entlang der X-Achsenrichtung ein.
Der Strahlaufweiter 350 kollimiert das Laserlicht L, während der Durchmesser des Laserlichts L angepasst wird. Das Laserlicht L, das den Strahlaufweiter 350 durchlaufen hat, tritt in die Spiegeleinheit 360 entlang der X-Achsenrichtung ein.
Die Spiegeleinheit 360 umfasst eine Stützbase 361 und mehrere Spiegel 362 und 363. Die Trägerbasis 361 hält die mehreren Spiegel 362 und 363. Die Trägerbasis 361 ist an der Montagebasis 301 derart befestigt, dass sie entlang der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung positionsverstellbar ist. Der Spiegel (erster Spiegel) 362 reflektiert das Laserlicht L, das den Strahlaufweiter 350 durchlaufen hat, in die Y-Achsenrichtung. Der Spiegel 362 ist an der Trägerbasis 361 derart befestigt, dass seine reflektierende Oberfläche um eine Achse parallel zu der X-Achse winkelverstellbar ist.
Der Spiegel (zweiter Spiegel) 363 reflektiert das Laserlicht L, das durch den Spiegel 362 reflektiert wird in die Z-Achsenrichtung. Der Spiegel 363 ist an der Trägerbasis 361 derart befestigt, dass seine reflektierende Oberfläche um eine Achse parallel zu der X-Achse winkelverstellbar ist und entlang der Y-Achsenrichtung positionsverstellbar ist. Das Laserlicht L, das durch den Spiegel 363 reflektiert wird, durchläuft eine Öffnung 361a, die in der Trägerbasis 361 ausgebildet ist, und tritt in die Laserkonvergenzeinheit 400 (siehe 7) entlang der Z-Achsenrichtung ein. Das heißt, eine Emissionsrichtung des Laserlichts L von der Laserausgabeeinheit 300 stimmt mit einer Bewegungsrichtung der Laserkonvergenzeinheit 400 überein. Wie zuvor beschrieben umfasst jeder der Spiegel 362 und 363 einen Mechanismus, der konfiguriert ist, um den Winkel der reflektierenden Oberfläche einzustellen.
In der Spiegeleinheit 360 werden die Positionseinstellung der Trägerbasis 361 mit Bezug auf die Montagbasis 301, die Positionseinstellung des Spiegels 363 mit Bezug auf die Trägerbasis 361 und die Winkeleinstellung der reflektierenden Oberfläche eines jeden Spiegels 362 und 363 durchgeführt, um dadurch die Position und den Winkel der optischen Achse des Laserlichts L, das aus der Laserausgabeeinheit 300 emittiert wird, mit Bezug auf die Laserkonvergenzeinheit 400 auszurichten. Das heißt, jede der mehreren Spiegel 362 und 363 bildet eine Komponente, die konfiguriert ist, um die optische Achse des Laserlichts L, das aus der Laserausgabeeinheit 300 emittiert wird, einzustellen.
Wie in 10 gezeigt, umfasst die Laserkonvergenzeinheit 400 ein Gehäuse 401. Das Gehäuse 401 weist eine rechteckige Parallelepipidform auf, wobei die Y-Achsenrichtung die Längsrichtung bildet. Der zweite Bewegungsmechanismus 240 ist an einer Seitenfläche 401e des Gehäuses 401 befestigt (siehe 11 und 13). Eine zylindrische Lichteintrittseinheit 401a ist in dem Gehäuse 401 derart vorgesehen, dass sie der Öffnung 361a der Spiegeleinheit 360 in der Z-Achsenrichtung zugewandt ist. Die Lichteintrittseinheit 401a ermöglicht, dass das von der Laserausgabeeinheit 300 emittierte Laserlicht L in das Gehäuse 401 eintritt. Die Spiegeleinheit 360 und die Lichteintrittseinheit 401a sind durch einen Abstand voneinander getrennt, sodass kein gegenseitiger Kontakt auftritt, wenn die Laserkonvergenzeinheit 400 durch den zweiten Bewegungsmechanismus 240 entlang der Z-Achsenrichtung bewegt wird.
Wie in 11 und 12 gezeigt, umfasst die Laserkonvergenzeinheit 400 einen Spiegel 402 und einen dichroitischen Spiel 403. Ferner umfasst die Laserkonvergenzeinheit 400 ein reflektierender räumlicher Lichtmodulator 410, eine 4f-Linseneinheit 420, eine Sammellinseneinheit (Objektivlinse) 430, einen Antriebsmechanismus 440 und ein Paar von Abstandsmesssensoren 450.
Der Spiegel 402 ist an einer Bodenfläche 401b des Gehäuses 401 derart befestigt, dass er der Lichteintrittseinheit 401a in der Z-Achsenrichtung zugewandt ist. Der Spiegel 402 reflektiert das Laserlicht L, das in das Gehäuse 401 über die Lichteintrittseinheit 401a eintritt, in eine Richtung parallel zu der X Ebene. Das durch den Strahlaufweiter 350 der Laserausgabeeinheit 300 kollimierte Laserlicht L tritt in den Spiegel 402 entlang der Z-Achsenrichtung ein. Das heißt, das Laserlicht L tritt als paralleles Licht entlang der Z-Achsenrichtung in den Spiegel 402 ein. Aus diesem Grund wird, selbst wenn die Laserkonvergenzeinheit 400 durch den zweiten Bewegungsmechanismus 240 entlang der Z-Achsenrichtung bewegt wird, ein konstanter Zustand des Laserlichts L, das entlang der Z-Achsenrichtung in den Spiegel 402 eintritt, aufrechterhalten. Das durch den Spiegel 402 reflektierte Laserlicht L tritt in den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 ein.
Der reflektierende räumliche Lichtmodulator 410 ist an einem Ende 401c des Gehäuses 401 in der Y-Achsenrichtung in einem Zustand befestigt, in dem die reflektierende Oberfläche 410a der Innenseite des Gehäuses 401 gegenüberliegt. Der reflektierende räumliche Lichtmodulator 410 ist beispielsweise ein reflektierender Flüssigkristall (Flüssigkristall aus Silizium (LCOS)) räumlicher Lichtmodulator (SLM) und reflektiert das Laserlicht L in der Y-Achsenrichtung, während er das Laserlicht L moduliert. Das Laserlicht L, das von dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 moduliert und reflektiert wird, dringt in die 4f-Linseneinheit 420 entlang Y-Achsenrichtung ein. Hier ist in einer Ebene parallel zu der XY Ebene ein Winkel a, der durch eine optische Achse des Laserlichts L, das in den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 eintritt, und einer optischen Achse des Laserlichts L, das von dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 emittiert, ein spitzer Winkel (beispielsweise von 10° bis 60°). Das heißt, das Laserlicht L wird unter einem spitzen Winkel entlang der XY Ebene in dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 reflektiert. Dies dient der Unterdrückung eines Einfallswinkels und eines Reflexionswinkels des Laserlichts L, um die Verschlechterung der Beugungseffizienz zu verhindern und um die Leistung des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 im ausreichenden Maße einzusetzen. Es sollte beachtet werden, dass in dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 beispielsweise die Dicke einer Lichtmodulationsschicht, in der ein Flüssigkristall verwendet wird, extrem dünn ist, wie beispielsweise einige Mikrometer bis einige zehn (zig) Mikrometer, so dass die reflektierende Oberfläche 410a als im Wesentlichen die gleiche wie eine Lichteintritts- und Austrittsfläche der Lichtmodulationsschicht angesehen werden kann.
Die 4f-Linseneinheit 420 umfasst einen Halter 421, eine Linse 422 auf der Seite des reflektierenden räumlichen Modulators 410, eine Linse 423 auf der Seite der Sammellinseneinheit 430 und ein Schlitzelement 424. Der Halter 421 hält ein Paar von Linsen 422 und 423 und das Schlitzelement 424. Der Halter 421 hält eine konstante gegenseitige Positionsbeziehung zwischen dem Paar von Linsen 422 und 423 und dem Schlitzelement 424 in einer Richtung entlang der optischen Achse des Laserlichts L aufrecht. Das Paar von Linsen 422 und 423 bildet ein telezentrisches optisches Doppelsystem, in dem die Reflexionsfläche 410a des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 und eine Eintrittspupillenebene (Pupillenebene) 430a der Sammellinseneinheit 430 in einer Abbildungsbeziehung stehen.
Somit wird ein Bild des Laserlichts L auf der Reflexionsfläche 410a des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 (ein Bild des Laserlichts L, das in dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 moduliert wird) auf die Eintrittspupillenebene 430a der Sammellinseneinheit 430 übertragen (abgebildet). Ein Schlitz 424a ist in dem Schlitzelement 424 ausgebildet. Der Schlitz 424a ist zwischen der Linse 422 und der Linse 423 und in der Nähe einer Brennebene der Linse 422 angeordnet. Der nicht-verwendete Teil des Laserlichts L, der durch den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 moduliert und reflektiert wird, wird durch das Schlitzelement 424 blockiert. Das Laserlicht L, das die 4f-Linseneinheit 420 durchlaufen hat, tritt in den dichroitischen Spiegel 403 entlang der Y-Achsenrichtung ein.
Der dichroitische Spiegel 403 reflektiert das meiste (beispielsweise 95 % bis 99,5 % des Laserlichts L in der Z-Achsenrichtung und überträgt einen Teil (beispielsweise 0,5 % bis 5 % des Laserlichts L entlang der Y-Achsenrichtung. Das meiste des Laserlichts L wird in einem rechten Winkel entlang der ZX Ebene in dem dichroitischen Spiegel 403 reflektiert. Das Laserlicht L, das durch den dichroitischen Spiegel 403 reflektiert wird, dringt in die Sammellinseneinheit 430 entlang der Z-Achsenrichtung ein.
Die Sammellinseneinheit 430 ist an einem Ende 401d (ein Ende auf der gegenüberliegenden Seite von dem Ende 401c) des Gehäuses 401 in der Y-Achsenrichtung über den Antriebsmechanismus 440 befestigt. Die Sammellinseneinheit 430 umfasst einen Halter 431 und mehrere Linsen 432. Der Halter 431 hält die mehreren Linsen 432. Die mehreren Linsen 432 konvergieren das Laserlicht L auf dem zu bearbeitenden Objekt 1 (siehe 7), das durch den Auflagetisch 230 gehalten wird. Der Antriebsmechanismus 440 bewegt die Sammellinseneinheit 430 entlang der Z-Achsenrichtung durch die Antriebskraft einer piezoelektrischen Vorrichtung.
Das Paar von Abstandsmesssensoren 450 ist an dem Ende 401d des Gehäuses 401 derart befestigt, dass die sich jeweils an beiden Seiten der Sammellinseneinheit 430 in der X-Achsenrichtung angeordnet sind. Jede der Abstandsmesssensoren 450 emittiert Licht zur Abstandsmessung (beispielsweise Laserlicht) auf die Laserlichteintrittsfläche des zu bearbeitenden Objekts 1 (siehe 7), das durch den Auflagetisch 230 gehalten wird, und erfasst das Licht zur Abstandsmessung, das von der Laserlichteintrittsfläche reflektiert wird, um dadurch Verschiebungsdaten der Laserlichteintrittsfläche des zu bearbeitenden Objekts 1 zu erlangen. Es sollte beachtet werden, dass für die Abstandsmesssensoren 450 Sensoren eines Triangulationsverfahrens, eines Laserkonfokalverfahrens, eines Weißlicht-Konfokalverfahrens, eines Spektralinterferenzverfahrens, eines Astigmatismusverfahrens und dergleichen verwendet werden können.
In der Laserbearbeitungsvorrichtung 200, wie zuvor beschrieben, ist die Richtung parallel zu der X-Achsenrichtung die Bearbeitungsrichtung (Abtastrichtung des Laserlichts L). Wenn aus diesem Grund der Konvergenzpunkt des Laserlichts L relativ entlang jeder Schneidlinie 5a und 5b bewegt wird, erfasst einer der Abstandsmesssensoren 450 von dem Paar von Abstandsmesssensoren 450, der mit Bezug auf die Sammellinseneinheit 430 relativ weit vorgerückt ist, die Verschiebungsdaten der Lasereintrittsfläche des zu bearbeitenden Objekts 1 entlang jeder Schneidlinie von 5a und 5b. Anschließend bewegt der Antriebsmechanismus 440 die Sammellinseneinheit 430 entlang der Z-Achsenrichtung auf der Grundlage der Verschiebungsdaten, die durch die Abstandsmesssensoren 450 erfasst wurden, derart, dass ein konstanter Abstand zwischen der Laserlichteintrittsfläche des zu bearbeitenden Objekts 1 und dem Konvergenzpunkt des Laserlichts L aufrechterhalten wird.
Die Laserkonvergenzeinheit 400 umfasst einen Strahlteiler 461, ein Paar von Linsen 462 und 463 und eine Profilerfassungskamera (Intensitätsverteilungserfassungseinheit) 464. Der Strahlteiler 461 teilt das Laserlicht L, das durch den dichroitischen Spiegel 403 übertragen wird, in eine Reflexionskomponente und eine Übertragungskomponente. Das Laserlicht L, das durch den Strahlteiler 461 reflektiert wird, tritt nacheinander in das Paar von Linsen 462 und 463 und in die Profilerfassungskamera 464 entlang der Z-Achsenrichtung ein. Das Paar von Linsen 462 und 463 bilden ein telezentrisches optisches Doppelsystem, in dem die Eintrittspupillenebene 430a der Sammellinseneinheit 430 und Abbildungsfläche der Profilerfassungskamera 464 in einer Abbildungsbeziehung zueinander stehen. Auf diese Weise wird ein Bild des Laserlichts L auf der Eintrittspupillenebene 430a der Sammellinseneinheit 430 auf die Abbildungsfläche der Profilerfassungskamera 464 übertragen (abgebildet). Wie zuvor beschrieben, ist das Bild des Laserlichts L auf der Eintrittspupillenebene 430a der Sammellinseneinheit 430 das Bild des Laserlichts L, das in dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 moduliert wird. Somit wird in der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 ein Abbildungsergebnis durch die Profilerfassungskamera 464 überwacht, wodurch ein Betriebszustand des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 erfasst werden kann.
Ferner umfasst die Laserkonvergenzeinheit 400 einen Strahlteiler 471, eine Linse 472 und eine Kamera 473 zur Überwachung einer optischen Achsenposition des Laserlichts L. Der Strahlteiler 471 teilt das Laserlicht L, das durch den Strahlteiler 461 übertragen wurde, in eine Reflexionskomponente und eine Übertragungskomponente. Das Laserlicht L, das durch den Strahlteiler 471 reflektiert wird, tritt der Reihe nach in die Linse 472 und die Kamera 473 entlang der Z-Achsenrichtung ein. Die Linse 472 konvergiert das eingefallene Laserlicht L auf eine Abbildungsfläche der Kamera 473. Bei der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 werden, während ein Abbildungsergebnis durch jede Kamera 464 und 473 überwacht wird, in der Spiegeleinheit 360, die Positionseinstellung der Trägerbasis 361 mit Bezug auf die Montagebasis 301 die Positionseinstellung des Spiegels 363 mit Bezug auf die Trägerbasis 361 und die Winkeleinstellung der Reflexionsfläche eines jeden Spiegels 362 und 363 durchgeführt (siehe 9 und 10), um dadurch eine Verschiebung der optischen Achse des Laserlichts L, das in die Sammellinseneinheit 430 eintritt, zu korrigieren (eine Positionsverschiebung der Intensitätsverteilung des Laserlichts mit Bezug auf die Sammellinseneinheit 430 und eine Winkelverschiebung der optischen Achse des Laserlichts L mit Bezug auf die Sammellinseneinheit 430).
Die mehreren Strahlteiler 461 und 471 sind in einem Zylinderkörper 404, der sich entlang der Y-Achsenrichtung von dem Ende 401d des Gehäuses 401 erstreckt, angeordnet. Das Paar von Linsen 462 und 463 sind in einem Zylinderkörper 405 angeordnet, der auf den Zylinderkörper 404 entlang der Z-Achsenrichtung aufgestellt ist, und die Profilerfassungskamera 464 ist an einem Ende des Zylinderkörpers 405 angeordnet. Die Linse 472 ist in einem Zylinderkörper 406 angeordnet, der auf dem Zylinderkörper 404 entlang der Z-Achsenrichtung aufgerichtet ist, und die Kamera 473 ist an einem Ende des Zylinderkörpers 406 angeordnet. Der Zylinderkörper 405 und der Zylinderkörper 406 sind nebeneinander in der Y-Achsenrichtung angeordnet. Es sollte beachtet werden, dass das durch den Strahlteiler 471 übertragene Laserlicht L durch einen Dämpfer oder dergleichen, der an einem Ende des Zylinderkörpers 404 vorgesehen ist, absorbiert oder für einen geeigneten Zweck verwendet werden kann.
Wie in 12 und 13 gezeigt, umfasst die Laserkonvergenzeinheit 400 eine Lichtquelle für sichtbares Licht 481, mehrere Linsen 482, ein Retikel 483, ein Spiegel 484, einen halbtransparenten Spiegel 485, einen Strahlteiler 486, eine Linse 487 und eine Beobachtungskamera 488. Die Lichtquelle für sichtbares Licht 481 emittiert sichtbares Licht V entlang der Z-Achsenrichtung. Die mehreren Linsen 482 sammeln das sichtbare Licht V, das von der Lichtquelle mit sichtbarem Licht 481 emittiert wird. Das Retikel 483 versieht das sichtbare Licht V mit Skalierungslinien. Der Spiegel 484 reflektiert das sichtbare Licht V, das durch die mehreren Linsen 482 gesammelt wird, in die X-Achsenrichtung. Der halbtransparente Spiegel 485 teilt das sichtbare Licht V, das von dem Spiegel 484 reflektiert wird, in eine Reflexionskomponente und eine Übertragungskomponente. Das sichtbare Licht V, das von dem halbtransparenten Spiegel 485 reflektiert wird, wird sequentiell durch den Strahlteiler 486 und dem dichroitischen Spiegel 403 entlang der Z-Achsenrichtung übertragen und über die Sammellinseneinheit 430 auf das bearbeitende Objekt 1, das durch den Auflagetisch 230 gehalten wird, emittiert (siehe 7).
Das auf das zu bearbeitende Objekt 1 emittierte sichtbare Licht V wird durch die Laserlichteintrittsfläche des zu bearbeitenden Objekts 1 reflektiert, dringt über die Sammellinseneinheit 430 in den dichroitischen Spiegel 403 ein und wird durch den dichroitischen Spiegel 403 entlang der Z-Achsenrichtung übertragen. Der Strahlteiler 486 teilt das sichtbare Licht V, das durch den dichroitischen Spiegel 403 übertragen wird, in eine Reflexionskomponente und eine Übertragungskomponente. Das durch den Strahlteiler 486 übertragene sichtbare Licht V wird durch den halbtransparenten Spiegel 485 übertragen und tritt sequentiell in die Linse 487 und die Beobachtungskamera 488 entlang der Z-Achsenrichtung ein. Die Linse 487 konvergiert das einfallende sichtbare Licht V auf einer Abbildungsfläche der Beobachtungskamera 488. In der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 wird ein Abbildungsergebnis durch die Beobachtungskamera 488 betrachtet, um so einen Zustand des zu bearbeitenden Objekts 1 zu erfassen.
Der Spiegel 484, der halbtransparente Spiegel 485 und der Strahlteiler 486 sind in einem Halter 407 angeordnet, der an dem Ende 401d des Gehäuses 401 befestigt ist. Die mehreren Linsen 482 und das Retikel 483 sind in einem Zylinderkörper 408 angeordnet, der auf dem Halter 407 entlang der Z-Achsenrichtung aufgestellt ist, und die Lichtquelle für sichtbares Licht 481 ist an einem Ende des Zylinderkörpers 408 angeordnet. Die Linse 487 ist in einem Zylinderkörper 409 angeordnet, der auf dem Halter 407 entlang der Z-Achsenrichtung aufgerichtet ist, und die Beobachtungskamera 488 ist an einem Ende des Zylinderkörpers 409 angeordnet. Der Zylinderkörper 408 und der Zylinderkörper 409 sind nebeneinander in der X-Achsenrichtung angeordnet. Es sollte beachtet werden, dass sowohl das sichtbare Licht V, das durch den halbtransparenten Spiegel 485 entlang der X-Achsenrichtung übertragen wird, als auch da sichtbare Licht V, das in der X-Achsenrichtung durch den Strahlteiler 486 reflektiert wird, können von einem Dämpfer oder dergleichen, der an einem Wandabschnitt des Halters 407 vorgesehen ist, absorbiert oder für einen geeigneten Zweck verwendet werden.
In der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 wird der Austausch der Laserausgabeeinheit 300 angenommen. Dies liegt darin, dass die Wellenlänge des Laserlichts L, das für die Bearbeitung geeignet ist, in Abhängigkeit von den Spezifikationen des zu bearbeitenden Objekts 1 den Bearbeitungsbedingungen und dergleichen variiert. Aus diesem Grund werden mehrere Linsenausgabeeinheiten 300 bereitgestellt, die entsprechende Wellenlängen von emittierendem Laserlicht L aufweisen, die voneinander verschieden sind. Hier sind die Laserausgabeeinheit 300, in der die Wellenlänge des emittierenden Laserlichts L in dem Wellenlängenband von 500 nm bis 550 nm enthalten ist, die Laserausgabeeinheit 300, in der die Wellenlänge des emittierenden Laserlichts L in dem Wellenlängenband von 1000 nm bis 1150 nm enthalten ist, und die Laserausgabeeinheit 300, in der die Wellenlänge des emittierenden Laserlichts L in dem Wellenlängenband von 1300 nm bis 1400 nm enthalten ist, bereitgestellt.
Andererseits wird in der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 der Austausch der Laserkonvergenzeinheit 400 nicht angenommen. Dies liegt darin, dass die Laserkonvergenzeinheit 400 für mehrere Wellenlängen eingerichtet ist (d. h., an eine Vielzahl von Wellenlängenbändern, die nicht durchgehend miteinander verbunden sind, angepasst). Insbesondere sind der Spiegel 402, der reflektierende räumliche Lichtmodulator 410, das Paar von Linsen 422 und 423 der 4f-Linseneinheit 420, der dichroitische Spiegel 403, die Linse 432 der Sammellinseneinheit 430 und dergleichen an mehrere Wellenlängen angepasst.
Hier ist die Laserkonvergenzeinheit 400 an die Wellenlängenbänder von 500 nm bis 550 nm, von 1000 nm bis 1150 nm und von 1300 bis 1400 nm angepasst. Dies wird dadurch erreicht, dass die Komponenten der Laserkonvergenzeinheit 400 so ausgebildet sind, dass sie gewünschte optische Leistung erfüllen, wie beispielsweise das Beschichten der Komponenten der Laserkonvergenzeinheit 400 mit einem vorbestimmten dielektrischen Mehrschichtfilm. Es sollte beachtet werden, dass in der Laserausgabeeinheit 300 die λ/2 Wellenplatteneinheit 330 eine λ/2 Wellenplatte umfasst, und die Polarisationsplatteneinheit 340 eine Polarisationsplatte umfasst. Die λ/2 Wellenplatte und die Polarisationsplatte sind optische Vorrichtungen mit hoher Wellenlängenabhängigkeit. Aus diesem Grund sind die λ/2 Wellenplatteneinheit 330 und die Polarisationsplatteneinheit 340 in der Laserausgabeeinheit 300 als unterschiedliche Komponenten für jedes Wellenlängenband vorgesehen.
[Optischer Pfad und Polarisationsrichtung des Laserlichts in der Laserbearbeitungsvorrichtung]
In der Laserbearbeitungsvorrichtung 200, wie in 11 gezeigt, ist die Polarisationsrichtung des Laserlichts L, das auf dem durch den Auflagetisch 230 gehaltenen zu bearbeitenden Objekt 1 konvergiert ist, eine Richtung parallel zu der X-Achsenrichtung und stimmt mit der Bearbeitungsrichtung (Abtastrichtung des Laserlichts L) überein. Hier wird in dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 das Laserlicht L als P-polarisiertes Licht reflektiert. Dies liegt daran, dass in einem Fall, in dem ein Flüssigkristall für die Lichtmodulationsschicht des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 verwendet wird, wenn der Flüssigkristall derart ausgerichtet ist, dass die Flüssigkristallmoleküle in einer Ebene parallel zu der Ebene geneigt sind, die die optische Achse des Laserlichts L aufweist, das in den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 ein- und austritt, die Phasenmodulation auf das Laserlicht L in einem Zustand angewendet wird, in dem die Drehung der Polarisationsebene blockiert ist (siehe beispielsweise Japanisches Patent Nr. 3878758 ).
Andererseits wird in dem dichroitischen Spiegel 403 das Laserlicht L als S-polarisiertes Licht reflektiert. Dies liegt daran, dass dann, wenn das Laserlicht L als das S-polarisierte Licht reflektiert wird, und nicht dann, wenn das Laserlicht L als P-polarisierte Licht reflektiert wird, die Anzahl von Beschichtungen des dielektrischen Mehrschichtfilms zur Herstellung des dichroitischen Spiegels 403, der an mehrere Wellenlängen angepasst ist, reduziert wird, wodurch sich die Ausgestaltung des dichroitischen Spiegels 403 vereinfacht.
Somit wird in der Laserkonvergenzeinheit 400 der optische Pfad von dem Spiegel 402 über den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 und die 4f-Linseneinheit 420 zu dem dichroitischen Spiegel 403 entlang der XY Ebene festgelegt, und der optische Pfad von dem dichroitischen Spiegel 403 zu der Sammellinseneinheit 430 wird entlang der Z-Achsenrichtung festgelegt.
Wie in 9 gezeigt, wird in der Laserausgabeeinheit 30 der optische Pfad des Laserlichts L entlang der X-Achsenrichtung oder der Y-Achsenrichtung festgelegt. Insbesondere werden der optische Pfad von dem Laseroszillator 310 zu dem Spiegel 303 und der optische Pfad von dem Spiegel 304 über die λ/2 Wellenplatteneinheit 330, die Polarisationsplatteneinheit 340 und den Strahlaufweiter 350 zu der Spiegeleinheit 360 entlang der X-Achsenrichtung festgelegt, und der optische Pfad von dem Spiegel 303 über den Shutter 320 zu dem Spiegel 304 und der optische Pfad von dem Spiegel 362 zu dem Spiegel 363 in der Spiegeleinheit 360 werden entlang der Y-Achsenrichtung festgelegt.
Wie in der 11 gezeigt, wird das Laserlicht L, das sich von der Laserausgabeeinheit 300 entlang der Z-Achsenrichtung zu der Laserkonvergenzeinheit 400 bewegt hat, durch den Spiegel 402 in einer Richtung parallel zu der XY Ebene reflektiert und dringt in den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 ein. Zu diesem Zeitpunkt wird in der Ebene parallel zu der XY Ebene ein spitzer Winkel α durch die optische Achse des Laserlichts L, das in den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 eindringt, und die optische Achse des Laserlichts L, das aus dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 austritt, gebildet. Andererseits wird, wie zuvor beschrieben, in der Laserausgabeeinheit 300 der optische Pfad des Laserlichts L entlang der X-Achsenrichtung oder der Y-Achsenrichtung festgelegt.
Somit ist es in der Laserausgabeeinheit 300 erforderlich, die λ/2 Wellenplatteneinheit 330 und die Polarisationsplatteneinheit 340 dazu zu veranlassen, nicht nur als die Ausgabeeinstelleinheit zu dienen, die ausgebildet ist, um die Ausgabe des Laserlichts L einzustellen, sondern auch als die Polarisationsrichtungseinstelleinheit zu dienen, die ausgebildet ist, um die Polarisationsrichtung des Laserlichts L einzustellen.
[4f-Linseneinheit]
Wie zuvor beschrieben, bildet das Paar von Linsen 422 und 423 der 4f-Linseneinheit 420 das telezentrische optische Doppelsystem, in dem die Reflexionsfläche 410a des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 und die Eintrittspupillenebene 430a der Sammellinseneinheit 430 in einer Abbildungsbeziehung stehen. Insbesondere, wie in 14 gezeigt, bildet der Abstand des optischen Pfads zwischen der Linse 422 auf der Seite des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 und der Reflexionsfläche 410a des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 eine erste Brennweite f1 der Linse 422, bildet der Abstand des optischen Pfads zwischen dem Mittelpunkt der Linse 423 auf der Seite der Sammellinseneinheit 430 und der Eintrittspupillenebene 430a der Sammellinseneinheit 430 eine zweite Brennweite f2 der Linse 423 und bildet der Abstand des optischen Pfads zwischen dem Mittelpunkt der Linse 422 und dem Mittelpunkt der Linse 423 eine Summe der ersten Brennweite f1 und der zweiten Brennweite f2 (d. h., f1 + f2). In dem optischen Pfad von dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 zu der Sammellinseneinheit 430 ist der optische Pfad zwischen dem Paar von Linsen 422 und 423 eine gerade Linie.
In der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 erfüllt unter dem Gesichtspunkt des Vergrößerns eines effektiven Durchmessers des Laserlichts L auf der Reflexionsfläche 410a des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 eine Vergrößerung M des telezentrischen optischen Doppelsystems die Ziehung 0,5 < M < 1 (Reduktionssystem). Wenn der effektive Durchmesser des Laserlichts L auf der Reflexionsfläche 410a des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 erfüllt wird, wird das Laserlicht L mit einem hochpräzisen Phasenmuster moduliert. Unter dem Gesichtspunkt des Verhinderns einer Verlängerung des optischen Pfads des Laserlichts L von dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 zu der Sammellinseneinheit 430, ist es möglich, die Beziehung auf 0,6 ≤ M ≤ 0,95 einzustellen. Hierin gilt (die Vergrößerung M des telezentrischen optischen Doppelsystems) = (die Größe des Bildes auf der Eintrittspupillenebene 430a der Sammellinseneinheit 430)/(die Größe des Objekts auf der Reflexionsfläche 410a des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410). In dem Fall der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 erfüllen die Vergrößerung M des telezentrischen optischen Doppelsystems die erste Brennweite f1 der Linse 422 und die zweite Brennweite f2 der Linse 423 die Beziehung M = f2/f1.
Unter dem Gesichtspunkt des Verringerns des effektiven Durchmessers des Laserlichts L auf der Reflexionsfläche 410a des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410, erfüllt die Vergrößerung M des telezentrischen optischen Doppelsystems die Beziehung 1 < M < 2 (Vergrößerungssystem). Wenn der effektive Durchmesser des Laserlichts L auf der Reflexionsfläche 410a des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 verringert wird, kann die Vergrößerung des Strahlaufweiters 350 verkleinert werden (siehe 9), und in der Ebene parallel zu der XY Ebene wird der Winkel α (siehe 11) verkleinert, der durch die optische Achse des Laserlichts L, das in den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 eintritt, und die optische Achse des Laserlichts L, das von dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 emittiert wird, gebildet wird. Unter dem Gesichtspunkt die Verlängerung des optischen Pfads des Laserlichts L von dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 zu der Sammellinseneinheit 430 zu verhindern, ist es möglich, die Beziehung auf 1,05 ≤ M ≤ 1,7 einzustellen.
[Reflektierender räumlicher Lichtmodulator]
Wie in 15 gezeigt, umfasst der reflektierende räumliche Lichtmodulator 410 ein Siliziumsubstrat 213, eine Treiberschaltungsschicht 914, mehrere Pixelelektroden 414, einen Reflexionsfilm 215, wie beispielsweise einen dielektrischen Mehrschichtspiegel, einen Ausrichtungsfilm 999a, eine Flüssigkristallschicht (Modulationsschicht) 216, einen Ausrichtungsfilm 999b, einen transparenten leitfähigen Film 217 und ein transparentes Substrat 218, wie beispielsweise ein Glassubstrat, die in dieser Reihenfolge geschichtet sind.
Das transparente Substrat 218 umfasst eine Vorderfläche 218a. Wie zuvor beschrieben, bildet die Vorderfläche 218a im Wesentlichen die Reflexionsfläche 410a des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410, aber genauer gesagt, ist die Vorderfläche 218a eine Eintrittsfläche, in die das Laserlicht L eintritt. Das heißt, das transparente Substrat 218 ist aus einem lichtdurchlässigen Material, wie beispielsweise Glas, gebildet, und überträgt das Laserlicht L, das von der Vorderfläche 218a auf den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 auftrifft, in das Innere des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410. Der transparente leitfähige Film 217 ist auf einer Rückfläche des transparenten Substrats 218 gebildet und umfasst ein leitfähiges Material (beispielsweise ITO), durch das das Laserlicht L übertragen wird.
Die mehreren Pixelelektroden 214 sind in einer Matrix auf dem Siliziumsubstrat 213 entlang des transparenten leitfähigen Films 217 angeordnet. Jede Pixelelektrode 214 ist aus einem Metallmaterial, wie beispielsweise Aluminium gebildet, während ihre Vorderfläche 214a flach und glatt bearbeitet ist. Die Vorderfläche 214a reflektiert das Laserlicht L, das von der Vorderfläche 218a des transparenten Substrats 218 eintritt, in Richtung der Vorderfläche 218a. Das heißt, der reflektierende räumliche Lichtmodulator 410 umfasst die Vorderfläche 218a, in die das Laserlicht L eintritt, und die Vorderfläche 214a, die ausgebildet ist, um das Laserlicht L, das von der Vorderfläche 218a eintritt, in Richtung der Vorderfläche 218a zu reflektieren. Die mehreren Pixelelektroden 214 werden durch eine aktive Matrixschaltung, die in der Treiberschaltungsschicht 914 vorgesehen ist, angesteuert.
Die aktive Matrixschaltung ist zwischen den mehreren Pixelelektroden 214 und dem Siliziumsubstrat 213 vorgesehen und steuert eine an jeder der Pixelelektroden 214 angelegte Spannung in Übereinstimmung mit einem von dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 ausgegebenen Lichtbild. Eine solche aktive Matrixschaltung umfasst eine erste Treiberschaltung, die ausgebildet ist, um die angelegte Spannung für die Pixelreihen, die in der X-Achsenrichtung angeordnet sind, zu steuern, und eine zweite Treiberschaltung, die ausgebildet ist, um die angelegte Spannung für die Pixelreihen, die in der Y-Achsenrichtung angeordnet sind, zu steuern, die nicht dargestellt sind, und es wird durch die Steuerung 500 eine vorbestimmte Spannung an die Pixelelektrode 214 eines durch die Treiberschaltungen spezifizierten Pixels angelegt.
Die Ausrichtungsfilme 999a, 999b sind jeweils an beiden Endflächen der Flüssigkristallschicht 216 angeordnet, um eine Gruppe von Flüssigkristallmolekülen in einer festgelegten Richtung auszurichten. Die Ausrichtungsfilme 999a, 999b sind aus einem Polymermaterial, wie beispielsweise Polyimid hergestellt, wobei Oberflächen, die mit der Flüssigkristallschicht 216 in Kontakt kommen, poliert und dergleichen sind.
Die Flüssigkristallschicht 216 ist zwischen den mehreren Pixelelektroden 214 und dem transparenten leitfähigen Film 217 angeordnet und moduliert das Laserlicht L gemäß einem elektrischen Feld, das zwischen jeder Pixelelektrode 214 und dem transparenten leitfähigen Film 217 gebildet wird. Das heißt, wenn eine Spannung an die Pixelelektroden 214 durch die aktive Matrixschaltung der Treiberschaltungsschicht 914 angelegt wird, bildet sich ein elektrisches Feld zwischen dem transparenten leitfähigen Film 217 und den Pixelelektroden 214, und die Ausrichtungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle 216a ändert sich entsprechend einer Größe des in der Flüssigkristallschicht 216 gebildeten elektrischen Feldes. Wenn das Laserlicht L durch das transparente Substrat 218 und den transparenten leitfähigen Film 217 in die Flüssigkristallschicht 216 eintritt, wird das Laserlicht L durch die Flüssigkristallmoleküle 216a moduliert, während es durch die Flüssigkristallschicht 216 hindurchgeht und durch den Reflexionsfilm 215 reflektiert wird, und wird anschließend erneut durch die Flüssigkristallschicht 216 moduliert und ausgegeben.
Zu diesem Zeitpunkt wird die an jede der Pixelelektroden 214 angelegte Spannung durch die Steuerung 500 gesteuert, und es ändert sich in Übereinstimmung mit der Spannung, wenn der Brechungsindex in einem Bereich, der zwischen dem transparenten leitfähigen Film 217 und jeder der Pixelelektroden 214 in der Flüssigkristallschicht 216 angeordnet ist (der Brechungsindex der Flüssigkristallschicht 216 ändert sich an einer Position, die jedem Pixel entspricht). Aufgrund der Änderung des Brechungsindex kann die Phase des Laserlichts L für jedes Pixel der Flüssigkristallschicht 216 entsprechend der angelegten Spannung geändert werden. Das heißt, die Phasenmodulation, die dem Hologrammmuster entspricht, kann durch die Flüssigkristallschicht 216 auf jedes Pixel angewendet werden.
Mit anderen Worten kann das Modulationsmuster als das Hologrammmuster, das die Modulation anwendet, auf der Flüssigkristallschicht 216 des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 angezeigt werden. Die Wellenfront des Laserlichts L, das in das Modulationsmuster eintritt und durch dieses übertragen wird, wird eingestellt und es treten Verschiebungen in den Phasen der Komponenten der einzelnen Strahlen, die das Laserlicht L bilden, in einer vorbestimmten Richtung orthogonal zu deren Fortbewegungsrichtung auf. Somit kann das Laserlicht L moduliert werden (beispielsweise kann die Intensität, die Amplitude, die Phase und die Polarisation des Laserlichts L moduliert werden), indem das Modulationsmuster, das in dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 angezeigt werden soll, in geeigneter Weise eingestellt wird.
Mit anderen Worten wird in Abhängigkeit von der an jede Pixelelektrode 214 angelegten Spannung eine Brechungsindexverteilung in der Flüssigkristallschicht 216 entlang der Anordnungsrichtung der Pixelelektroden 214 erzeugt, und es wird ein Phasenmuster, das eine Phasenmodulation am Laserlicht L durchführen kann, auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt. Das heißt, der reflektierende räumliche Lichtmodulator 410 umfasst die Flüssigkristallschicht (Modulationsschicht) 216, die zwischen der Vorderfläche 218a und der Vorderfläche 214a angeordnet und derart konfiguriert ist, dass sie das Phasenmuster anzeigt, um das Laserlicht L zu modulieren.
Im Nachfolgenden wird der reflektierende räumliche Lichtmodulator 410 ausführlicher beschrieben. Der reflektierende räumliche Lichtmodulator 410 ist derart ausgebildet, dass er an die Vielzahl von Wellenlängenbändern, die nicht zusammenhängen, wie beispielsweise ein erstes Wellenlängenband von größer als oder gleich 500 nm und kleiner als oder gleich 550 nm, ein zweites Wellenlängenband von größer als oder gleich 1000 nm und kleiner als oder gleich 1150 nm und ein drittes Wellenlängenband von größer als oder gleich 1300 nm und kleiner als oder gleich 1400 nm, anpassbar ist (Multiwellenlängenanpassung). Aus diesem Grund ist auf der Vorderfläche 214a der Pixelelektrode 214 der Reflexionsfilm 215 ausgebildet, und der Reflexionsfilm 215 ist ein dielektrischer Mehrschichtfilm mit einem Bereich mit hohem Reflexionsvermögen in der Vielzahl von Wellenlängenbändern. 16(a) zeigt ein Diagramm eines Beispiels einer Reflexionskennlinie des Reflexionsfilms 215. Wie in 16(a) gezeigt, weist der Reflexionsfilm 215 einen Bereich mit hohem Reflexionsvermögen RR1, der dem ersten Wellenlängenband entspricht, einen Bereich mit hohem Reflexionsvermögen RR2, der dem zweiten Wellenlängenband entspricht, und einen Bereich mit hohem Reflexionsvermögen RR3, der dem dritten Wellenlängenband entspricht, auf.
Bereiche mit niedrigem Reflexionsvermögen sind jeweils zwischen den Bereichen mit hohem Reflexionsvermögen RR1 bis RR3 gebildet. Somit hängen die Bereiche mit hohem Reflexionsvermögen RR1 bis RR3 über eine große Reichweite hinweg nicht zusammen. Hierin ist der Bereich mit hohem Reflexionsvermögen ein Bereich, in dem die Reflexion größer als oder gleich 95 % beträgt. Somit ist hierin der Bereich mit geringem Reflexionsvermögen ein Bereich, in dem das Reflexionsvermögen weniger als 95 % beträgt. Es sollte beachtet werden, dass in dem Reflexionsfilm 215 die mehreren Bereichen mit hohem Reflexionsvermögen RR1 bis RR3 nicht zusammenhängen (über einen hohen Reflexionsbereich hinweg), wobei es jedoch auch möglich ist, die Bereiche mit hohem Reflexionsvermögen RR1 bis RR3 über einen großen Reflexionsbereich hinweg durchgehend auszubilden. Das heißt, der Reflexionsfilm 215 kann beispielsweise auch so ausgebildet sein, dass er über den gesamten Wellenlängenbereich von 500 nm, der den unteren Grenzwert des ersten Wellenlängenbands bildet, bis 1400 nm, der den oberen Grenzwert des dritten Wellenlängenbands bildet, ein hohes Reflexionsvermögen aufweist. Jedoch nimmt in diesem Fall die Anzahl der dielektrischen Multischichtfilme zu, und die Filmdicke des Reflexionsfilms 215 erhöht sich. Folglich ist eine hohe Spannung erforderlich, um ein vorbestimmtes Phasenmuster in der Flüssigkristallschicht 216 anzuzeigen. Somit ist es, wie zuvor beschrieben, vorteilhaft, nur die entsprechenden Zielwellenlängenbänder (das erste Wellenlängenband bis zu dem dritten Wellenlängenband) auf das hohe Reflexionsvermögen einzustellen, um die Zunahme der Filmdicke des dielektrischen Mehrschichtfilms zu unterdrücken.
Auf der Vorderfläche 218a des transparenten Substrats 218 ist ein Antireflexionsfilm (nicht dargestellt) ausgebildet, der einen Bereich mit hohem Transmissionsvermögen in der Vielzahl von Wellenlängenbändern aufweist. 16(b) zeigt ein Diagramm eines Beispiels einer Transmissionskennlinie des Antireflexionsfilms. Wie in 16(b) gezeigt, weist der auf der Vorderfläche 218a ausgebildete Antireflexionsfilm einen Bereich mit hohem Transmissionsvermögen TR1, der dem ersten Wellenlängenband entspricht, einen Bereich mit hohem Transmissionsvermögen TR2, der dem zweiten Wellenlängenband entspricht, und einen Bereich mit hohem Transmissionsvermögen TR3, der dem dritten Wellenlängenbereich entspricht, auf. Es sollte beachtet werden, dass in 16(b) die durchgezogene Linie eine Transmissionsreichweite von 0 % bis 100 % (Vertikalachse auf der linken Seite) und die unterbrochene Linie eine Transmissionsreichweite von 90 % bis 100 % (Vertikalachse auf der rechten Seite) darstellen. Zudem ist der Bereich mit hohem Transmissionsvermögen hierin ein Bereich, in dem das Transmissionsvermögen in etwa größer als oder gleich 98 % beträgt.
Hierin weist die Vorderfläche 214a der Pixelelektrode 214 eine vorbestimmte Ebenheit auf. Das heißt, die Vorderfläche 214a kann eine vorbestimmte Verzerrung aufweisen. Wenn die Vorderfläche 214a verzerrt ist, wird auch eine Verzerrung auf die Wellenfront des Laserlichts L, das durch die Vorderfläche 214a reflektiert wird, aufgebracht. Aus diesem Grund umfasst die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 ein Verzerrungskorrekturmuster, das ein Phasenmuster ist, um die Verzerrung der Wellenfront zu korrigieren. 17(a) zeigt ein Diagramm, das ein Beispiel der Verzerrung darstellt. In dem Beispiel der 17(a) ist ein Fall dargestellt, in dem die Verzerrung über der Vorderfläche 214a der Vielzahl von Pixelelektroden 214 abhängig von beispielsweise einer Verzerrung des Siliziumsubstrats 213 auftritt.
17(b) zeigt ein Diagramm, in dem der Verzerrungsbetrag der 17(a) durch die Wellenlänge des Laserlichts L geteilt wird, um einen Verzerrungswert zu erhalten, der in die Wellenlänge umgewandelt wird. Zudem ist in 17(b) die Horizontalachse in die Pixelanzahl (Pixelposition) der Pixelelektrode 214 umgewandelt. Wie in 17(b) gezeigt, werden für den Verzerrungswert, der in die Wellenlänge umgewandelt wird, Foldbacks S1 und S2 an jeder Wellenlänge (2π) gebildet. Aus diesem Grund ändert sich im Falle einer Umwandlung in die Wellenlänge der Verzerrungswert an jedem Pixel zwischen denen, bei denen die Wellenlänge des Laserlichts L 1064 nm (durchgezogene Linie) beträgt und bei denen die Wellenlänge des Laserlichts L 532 nm (unterbrochene Linie) beträgt. Das heißt, es werden unterschiedliche Phasen oder Modulationswerte (d. h., Verzerrungskorrekturmuster) in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Laserlichts L benötigt.
18(a) zeigt ein Verzerrungskorrekturmuster für eine Wellenlänge von 1064 nm, und 18(b) zeigt ein Verzerrungskorrekturmuster für eine Wellenlänge von 532 nm. Es sollte beachtet werden, dass 18(a) und 18(b) eigentlich jeweils ein Bildsignal zum Anzeigen des Verzerrungskorrekturmusters auf der Flüssigkristallschicht 216 darstellen. In dem Bildsignal entspricht die Verteilung des Leuchtdichtewerts der Verteilung des Brechungsindex der Flüssigkristallschicht 216 über die Spannung. Somit ist das Bildsignal von sowohl 18(a) als auch 18(b) gleich dem Phasenmuster (Verzerrungskorrekturmuster). Wie in 18(a) und 18(b) gezeigt, umfasst das Verzerrungskorrekturmuster für die Wellenlänge von 1064 nm ein Muster entsprechend dem Foldback S1, während das Verzerrungskorrekturmuster für die Wellenlänge von 532 nm ein Muster umfasst, das jeweils den Foldbacks S1 und S2 entspricht (die Foldback-Periode ist halbiert).
Wie zuvor beschrieben enthält die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 das Verzerrungskorrekturmuster, das sich für die Vielzahl der Wellenlängenbänder unterscheidet (d. h., sie umfasst eine Musterhalteeinheit). Die Musterhalteeinheit kann in der Steuerung 500 oder in dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 ausgebildet sein. Hierin werden wenigstens die Verzerrungskorrekturmuster entsprechend den drei Wellenlängenbändern des ersten Wellenlängenbands, des zweiten Wellenlängenbands und des dritten Wellenlängenbands gehalten. Jedes der Verzerrungskorrekturmuster ist ein Muster, das durch Umwandeln eines Verzerrungskorrekturwerts in jede Wellenlänge erhalten wird, d. h., ein Muster, in dem die Foldbacks S1 und S2 des Verzerrungskorrekturwerts (Phasenmodulationswert) in einer Periode entsprechend der Wellenlänge gebildet werden.
Hierin umfasst die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 eine Tabelle (im Nachfolgenden als „Nachschlagetabelle (LUT)“ bezeichnet), in der der Leuchtdichtewert des Bildsignals zur Bildung des Phasenmusters in der Flüssigkristallschicht 216 und der Phasenmodulationswert des Phasenmusters miteinander verknüpft sind. Im Nachfolgenden wird die LUT beschrieben. 19(a) zeigt ein Diagramm, das ein Beispiel einer Beziehung zwischen der an der Flüssigkristallschicht 216 angelegten Spannung und dem Phasenmodulationswert (Wellenlängenanzeige), der durch die Flüssigkristallschicht 216 auf das Laserlicht L angewandt wird, darstellt. 19(b) zeigt ein Diagramm eines Beispiels der LUT. Wie beispielsweise in 19(a) gezeigt, ist es zur Durchführung einer Phasenmodulation für eine Wellenlänge (1064 nm) auf das Laserlicht L mit einer Wellenlänge von 1064 nm ausreichend, dass eine Spannung von etwa 2 V an die Flüssigkristallschicht 216 angelegt wird.
Somit können, wie durch die durchgezogene Linie in 19(b) gezeigt, indem dem Leuchtdichtewert von 256 Abstufungen des Bildsignals die Spannung von 0 V bis 2 V zugeordnet wird, die Phasenmodulationswerte von 0 bis 2π (für eine Wellenlänge) des Laserlichts L von 1064 nm und die Leuchtdichtewerte von 256 Abstufungen miteinander verknüpft. Andererseits ist es, wie in 19(a) gezeigt, um eine Phasenmodulation für eine Wellenlänge (532 nm) an dem Laserlicht L mit einer Wellenlänge von 532 nm durchzuführen, ausreichend, dass eine Spannung von weniger als 2 V (beispielsweise etwa 1,2 V) an die Flüssigkristallschicht 216 angelegt wird. Es sollte beachtet werden, dass der Phasenmodulationswert kein Absolutwert, sondern eine Differenz ist. Aus diesem Grund ist es auch möglich, einen Bereich von etwa 2,4 V bis 3,5 V in dem Laserlicht von 532 nm als die LUT zu verwenden. Da sich die Eigenschaften, wie die Ansprechgeschwindigkeit der Flüssigkristallschicht in dem verwendeten Spannungsbereich, ändern, ist es möglich, den optimalen Spannungsbereich in Abhängigkeit von der Anwendung zu verwenden.
Wenn somit, wie zuvor beschrieben, die Spannung von 0 V bis 2 V den Leuchtdichtewerten von 256 Abstufungen des Bildsignals zugewiesen werden, wie in 19(b) gezeigt, werden Phasenmodulationswerte (beispielsweise 4π) größer als 2π (eine Wellenlänge) mit den Leuchtdichtewerten von 256 Abstufungen verknüpft. Somit werden für die Phasenmodulationswerte für 2π (einer Wellenlänge) des effektiven Laserlichts L von 532 nm Leuchtdichtewerte verwendet, die kleinere Abstufungen als 256 Abstufungen aufweisen (beispielsweise 128 Graustufen). Wenn aus diesem Grund die gleiche LUT für die mehrere Wellenlängen verwendet wird, verschlechtert sich aus diesem Grund die Reproduzierbarkeit der Wellenfront nach der Modulation des Laserlichts L, das von den mehreren Wellenlängen eine relativ kurze Wellenlänge aufweist.
Um dem gerecht zu werden enthält die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 die LUT, die sich für jedes Wellenlängenband unterscheidet. Beispielsweise enthält die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 eine LUT (siehe 20(a), in der die Phasenmodulationswerte von 0 bis 2π (für eine Wellenlänge) des Laserlichts L von 1064 nm und die Leuchtdichtewerte von 256 Abstufungen miteinander verknüpft sind, indem den Leuchtdichtewerten von 256 Abstufungen des Bildsignals, wie zuvor beschrieben, die Spannungen von 0 V bis 2 V zugeordnet werden, und eine LUT (siehe 20(b) in der die Phasenmodulationswerte von 0 bis 2π (eine Wellenlänge) des Laserlichts L von 532 nm und die Leuchtdichtewerte von 256 Abstufungen miteinander verbunden werden, indem den Leuchtdichtewerten von 256 Abstufungen des Bildsignals die Spannungen von 0 V bis 1,2 V zugewiesen werden. Die LUTs in 20(a) und 20(b) können durch Anzeigen der Wellenlänge auf der vertikalen Achse unterschiedlich dargestellt werden.
Wie zuvor beschrieben enthält die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 die LUT, die für jedes der Wellenlängenbänder unterschiedlich dargestellt ist (d. h., sie umfasst eine Tabellenaufbewahrungseinheit). Die Tabellenaufbewahrungseinheit kann in der Steuerung 500 oder in dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 ausgebildet sein. Hierin sind wenigstens die LUTs enthalten, die den drei Wellenlängenbändern des ersten Wellenlängenbands, des zweiten Wellenlängenbands und des dritten Wellenlängenbands entsprechen. In jeder LUT werden für das kürzere Wellenlängenband kleinere Phasenmodulationswerte, die in die Wellenlänge umgewandelt sind, mit den Leuchtdichtewerten bestimmter Abstufungen (hierin 256 Abstufungen) verbunden.
Wie zuvor beschrieben wird in der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 das Laserlicht L gemäß dem Phasenmuster des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 moduliert und anschließend durch die Sammellinseneinheit 430 in Richtung des zu bearbeitenden Objekts 1 konvergiert. Der reflektierende räumliche Lichtmodulator 410 umfasst die Vorderfläche 218a des transparenten Substrats 218, an der das Laserlicht L eintritt, die Vorderfläche 214a der Pixelelektrode 214, die ausgebildet ist, um das Laserlicht L, das von der Vorderfläche 218a eintritt, zu reflektieren, und die Flüssigkristallschicht 216, die zwischen der Vorderfläche 218a und der Vorderfläche 214 angeordnet ist.
Das Laserlicht L wird gemäß dem Phasenmuster moduliert, wenn es an der Vorderfläche 218a eintritt und die Flüssigkristallschicht 216 durchläuft. Zudem wird das Laserlicht L auch moduliert, wenn es durch die Vorderfläche 214a reflektiert wird und erneut die Flüssigkristallschicht 216 durchläuft, und dann von dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 emittiert wird. Hier ist auf der Vorderfläche 214a der Reflexionsfilm 215 ausgebildet, der ein dielektrischer Mehrschichtfilm ist, der Bereiche mit hohem Reflexionsvermögen RR1 bis RR3 in den mehreren Wellenlängenbändern, die nicht zusammenhängen, aufweist. Somit ist es mit dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 möglich, das Laserlicht L zu modulieren, während der Verlust auf der Vorderfläche 214 des Laserlichts L der mehreren Wellenlängenbänder verringert wird. Dementsprechend ist die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 an die mehreren Wellenlängenbänder anpassbar.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 umfasst die Musterhalteeinheit (z. B. die Steuerung 500), die konfiguriert ist, um das Verzerrungskorrekturmuster als das Phasenmuster zur Korrektur der Verzerrung zu halten, die an die Wellenfront des Laserlicht L in Abhängigkeit von der Ebenheit der Vorderfläche 214a der Pixelelektrode 214 weitergegeben wird. Die Musterhalteeinheit enthält das Verzerrungskorrekturmuster, das sich für jedes Wellenlängenband unterscheidet. Wie zuvor beschreiben weist die Vorderfläche 214a der Pixelelektrode 214 eine vorbestimmte Ebenheit für jeden reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 auf. Jedoch muss zur Korrektur der Verzerrung, die die Wellenfront des Laserlichts L in Abhängig von der Ebenheit aufweist, der Phasenmodulationswert in Abhängigkeit von der Wellenlänge unterschiedlich sein. Wenn somit, wie zuvor beschrieben, für jedes der Wellenlängenbänder ein unterschiedliches Verzerrungskorrekturmuster enthalten ist, ist die Laserbearbeitungsvorrichtung einfach und zuverlässig an die mehrere Wellenlängenbänder anpassbar.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 umfasst eine Tabellenaufbewahrungseinheit (beispielsweise die Steuerung 500), die die LUT enthält, in der der Leuchtdichtewert des Bildsignals zur Anzeige des Phasenmusters auf der Flüssigkristallschicht 216 und der Phasenmodulationswert des Phasenmusters miteinander verknüpft sind. Die Tabellenaufbewahrungseinheit enthält für jedes der Wellenlängenbänder eine unterschiedliche LUT. Wie zuvor beschrieben, wird für das Laserlicht L einer bestimmten Wellenlänge die LUT bereitgestellt, in der die Leuchtdichtewerte von beispielsweise 256 Abstufungen des Bildsignals mit den Phasenmodulationswerten für eine Wellenlänge (2π) verbunden (verknüpft) werden, wodurch ein Phasenmodulationsmuster, das für die Wellenlänge geeignet ist, einfach auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt werden kann.
Wenn jedoch die gleiche LUT für das Laserlicht L mit einer kürzeren Wellenlänge als die Wellenlänge verwendet wird, werden Leuchtdichtewerte mit kleineren Abstufungen für die Phasenmodulationswerte für eine Wellenlänge verwendet, so dass die Reproduzierbarkeit der Wellenfront nach der Modulation abnimmt. Um dem entgegenzuwirken enthält die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 eine unterschiedliche LUT für jedes der Wellenlängenbänder. Aus diesem Grund ist es möglich, eine geeignete LUT für jedes Wellenlängenband zu verwenden und eine Verschlechterung der Reproduzierbarkeit der Wellenfront zu unterdrücken.
Ferner ist in der Laserbearbeitungsvorrichtung 200, auf der Vorderfläche 218a des transparenten Substrats 218 der Antireflexionsfilm ausgebildet, der die Bereiche mit hohem Transmissionsvermögen TR1 bis TR3 in der Vielzahl von Wellenlängenbändern aufweist. Aus diesem Grund kann ein Verlust des Laserlichts L weiter verringert werden, so dass die Laserbearbeitungsvorrichtung zuverlässig an die Vielzahl von Wellenlängenbändern angepasst werden kann.
Das Vorstehende ist eine Ausführungsform eines Aspekts der vorliegenden Erfindung. Der Aspekt der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann innerhalb eines Bereichs modifiziert werden, der den Kern der Ansprüche nicht verändert, oder auf einen anderen angewendet werden.
Beispielsweise ist die zuvor beschriebene Ausführungsform nicht auf eine solche beschränkt, die konfiguriert ist, um den modifizierten Bereich 7 in dem zu bearbeitenden Objekt 1 zu bilden, und kann eine Ausführungsform sein, die ausgebildet ist, um eine weitere Laserbearbeitung, wie beispielsweise eine Ablation durchzuführen. Die zuvor beschriebene Ausführungsform ist nicht auf eine Laserbearbeitungsvorrichtung beschränkt, die zur Laserbearbeitung zum Konvergieren des Laserlichts L in dem zu bearbeitenden Objekt 1 verwendet wird, und kann eine Laserbearbeitungsvorrichtung sein, die zur Laserbearbeitung zum Konvergieren des Laserlichts L auf der Vorderfläche 1a, 3 oder der Rückseitenfläche 1b des zu bearbeitenden Objekts 1 verwendet wird.
In der obigen Ausführungsform ist das optische Abbildungssystem, dass das telezentrische optische Doppelsystem bildet, in dem die Reflexionsfläche 410a des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 und die Eintrittspupillenebene 430a der Sammellinseneinheit 430 in der Abbildungsbeziehung stehen, nicht auf das Paar von Linsen 422 und 423 beschränkt, und kann ein System sein, dass das erste Linsensystem (beispielsweise ein Doubelt, drei oder mehr Linsen oder dergleichen) auf der Seite des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 und das zweite Linsensystem (z. B. ein Doubelt, drei oder mehr Linsen oder dergleichen) auf der Seite der Sammellinseneinheit 430 oder dergleichen umfasst.
In der Laserkonvergenzeinheit 400 ist der dichroitische Spiegel 403 der Spiegel, der ausgebildet ist, um das Laserlicht L, das das Linsenpaar 422 und 423 durchlaufen hat, in Richtung der Sammellinseneinheit 430 zu reflektieren; jedoch kann der Spiegel auch ein Totalreflexionsspiegel sein.
Die Sammellinseneinheit 430 und das Paar von Abstandsmesssensoren 450 sind an dem Ende 401d des Gehäuses 401 in der Y-Achsenrichtung befestigt; jedoch müssen die Sammellinseneinheit 430 und das Paar von Abstandsmesssensoren 450 nur an einer Seite in der Nähe des Endes 401d von der Mittelposition des Gehäuses 401 in der Y-Achsenrichtung befestigt sein. Der reflektierende räumliche Lichtmodulator 410 ist an dem Ende 401c des Gehäuses 401 in der Y-Achsenrichtung befestigt; jedoch muss der reflektierende räumliche Lichtmodulator 410 nur an einer Seite in der Nähe des Endes 401c von der Mittelposition des Gehäuses 401 in der Y-Achsenrichtung befestigt sein. Darüber hinaus können die Abstandsmesssensoren 450 auch nur auf einer Seite der Sammellinseneinheit 430 in der X-Achsenrichtung angeordnet sein.
Es wird eine Laserbearbeitungsvorrichtung bereitgestellt, die an eine Vielzahl von Wellenlängenbändern anpassbar ist.
Bezugszeichenliste

1: zu bearbeitendes Objekt
100, 200: Laserbearbeitungsvorrichtung
214a: Vorderfläche (Reflexionsfläche)
215: Reflexionsfilm (dielektrischer Mehrschichtfilm)
216: Flüssigkristallschicht (Modulationsschicht)
218a: Vorderfläche (Eintrittsfläche)
300: Laserausgabeeinheit
410: reflektierender räumlicher Lichtmodulator (räumlicher Lichtmodulator)
430: Sammellinseneinheit (Objektivlinse)
500: Steuerung (Musteraufbewahrungseinheit, Tabellenaufbewahrungseinheit)
L: Laserlicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 5456510 [0003]
JP 3878758 [0065]

Claims

Laserbearbeitungsvorrichtung, die konfiguriert ist, Laserlicht auf ein Objekt zu emittieren, um eine Laserbearbeitung des Objekts durchzuführen, wobei die Laserbearbeitungsvorrichtung umfasst: eine Laserausgabeeinheit, die konfiguriert ist, um das Laserlicht auszugeben; einen räumlichen Lichtmodulator, der konfiguriert ist, um das von der Laserausgabeeinheit ausgegebene Laserlicht zu reflektieren, während das Laserlicht gemäß einem Phasenmuster moduliert wird; und eine Objektivlinse, die konfiguriert ist, um das Laserlicht von dem räumlichen Lichtmodulator in Richtung des Objekts zu konvergieren, wobei der räumliche Lichtmodulator eine Eintrittsfläche, an der das Laserlicht eintritt, eine Reflexionsfläche, die das von der Eintrittsfläche eintretende Laserlicht in Richtung der Eintrittsfläche reflektiert, und eine Modulationsschicht, die zwischen der Eintrittsfläche und der reflektierenden Fläche angeordnet und konfiguriert ist, um das Phasenmuster zur Modulation des Laserlichts anzuzeigen, umfasst, und ein dielektrischer Mehrschichtfilm mit einem Bereich mit hohem Reflexionsvermögen in mehreren nicht zusammenhängenden Wellenlängenbändern auf der Reflexionsfläche ausgebildet ist.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Musteraufbewahrungseinheit, die ein Verzerrungskorrekturmuster als das Phasenmuster zum Korrigieren einer Verzerrung enthält, die an eine Wellenfront des Laserlichts in Abhängigkeit von der Ebenheit der Reflexionsfläche übertragen wird, wobei die Musteraufbewahrungseinheit das Verzerrungskorrekturmuster, das für jedes der Wellenlängenbänder verschieden ist, enthält.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: eine Tabellenaufbewahrungseinheit, die eine Tabelle enthält, in der einen Leuchtdichtewert eines Bildsignals zum Anzeigen des Phasenmusters auf der Modulationsschicht und ein Phasenmodulationswert des Phasenmusters miteinander verbunden sind, wobei die Tabellenaufbewahrungseinheit die Tabelle, die für jedes der Wellenlängenbänder verschieden ist, enthält.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Antireflexionsfilm mit einem hohen Transmissionsvermögen in der Vielzahl von Wellenlängenbändern auf der Eintrittsfläche ausgebildet ist.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vielzahl von Wellenlängenbändern ein erstes Wellenlängenband von größer als oder gleich 500 nm und kleiner als oder gleich 550 nm und ein zweites Wellenlängenband von größer als oder gleich 1000 nm und kleiner als oder gleich 1150 nm umfasst.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Vielzahl von Wellenlängenbändern ein drittes Wellenlängenband von größer als oder gleich 1300 nm und kleiner als oder gleich 1400 nm umfasst.